Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Синтез и свойства N- и C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-ди онов (обзор литературы) 17
1.1. Синтез N-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 18
1.2. Синтез C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 37
1.3. Функционализация N- и C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов ..44
1.4. Биологическая активность N- и C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н) дионов 55
Глава 2. Синтез, структура и свойства тиетансодержащих пиримидин 2,4(1Н,3Н)-дионов (обсуждение результатов) 61
2.1. Синтез исходных соединений 62
2.1.1 Синтез пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, 2-хлорметилтиирана, N-(2-хлор-ацетил)аминов, -дикарбонильных соединений 62
2.1.2 Синтез и структура пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тие-тановый цикл 67
2.1.3 Синтез и структура пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тие-тан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы 88
2.2. Синтез, структура и свойства N-, C5-замещенных пиримидин-2,4(1Н,3Н) дионов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный
циклы 100
2.2.1 Аминометилирование 6-метил- и 6-хлорпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дио-нов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 102
2.2.2 Взаимодействие 6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы, с алкил- и алкенилгалогенидами 114
2.3. Синтез, структура и свойства производных 2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4 тетрагидропиримидин-1-ил]уксусных кислот, содержащих тиетановый, тие 3
тан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 124
2.3.1 Синтез этиловых эфиров и солей 2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]уксусных кислот, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 124
2.3.2 Синтез N1-(аминооксоэтил)производных 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксо-тиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 133
2.3.3 Синтез и структура N1-ацетанилидпроизводных 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 144
2.3.4 Синтез и свойства оксимов, гидразонов N-(4-ацетилфенил)ацетамидов 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6-ме-тилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 160
2.4. Синтез, структура и свойства ацетогидразидов, содержащих в ацетильной
группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксо тиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов 181
2.4.1 Синтез и изомерия ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов 182
2.4.2 Взаимодействие ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотие-тан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, с арилальдегидами и кетонами 184
2.4.3 Взаимодействие ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, с -дикарбонильными соединениями 200
2.4.4 Взаимодействие ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, с ангидридами и хлорангидри 4
дами моно- и дикарбоновых кислот 218
2.4.5 Взаимодействие ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3 ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, с малеимидами 229
2.5. Синтез и свойства 6-аминопроизводных 1,3-диметил-, 1-(тиетан-3-ил)-,
1-(1-оксотиетан-3-ил)- и 1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н) дионов 233
2.5.1 Синтез 6-аминопроизводных 1,3-диметил-, 1-(тиетан-3-ил)-, 1-(1-оксо-тиетан-3-ил)- и 1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов..234
2.5.2 Синтез и гетероциклизация 6-амино-5-нитрозопиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 240
Глава 3. Экспериментальная часть 249
3.1. Общие положения 249
3.2. Методики синтеза исходных соединений 251
3.3. Методики синтеза тиетан-, 1-оксотиетан- и 1,1-диоксотиетанпроизводных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 254
3.4. Методики синтеза аминометилпроизводных 6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 257
3.5. Методики синтеза солей и N1-алкилпроизводных 6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 260
3.6. Методики синтеза эфиров и солей 2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]уксусных кислот, содержащих тиетановый, тие-тан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 265
3.7. Методики синтеза N1-ацетамидпроизводных 6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы 268
3.8. Методики синтеза оксимов, гидразонов N-(4-ацетилфенил)-2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]ацетамидов, содержащих тиетано 5 вый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы, и их функциональных производных 273
3.9. Методики синтеза ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3 ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, и их производных 278
3.10. Методики синтеза 6-аминозамещенных 1,3-диметил-, 1-(тиетан-3-ил)-, 1-(1-оксотиетан-3-ил)- и 1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н) дионов и их производных 292
Глава 4. Исследование биологической активности новых S и N производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 298
4.1. Общие положения 298
4.2. Гипотензивная активность 298
4.3. Антиокислительная активность 305
4.4. Противомикробная и противогрибковая активности 320
4.5. Психотропная активность 324
4.6. Бронхолитическая активность 340
4.7. Токсичность тиетансодержащих пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 342
Выводы 347
Список литературы
- Функционализация N- и C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов
- Синтез и структура пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тие-тан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы
- Синтез и изомерия ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов
- Методики синтеза оксимов, гидразонов N-(4-ацетилфенил)-2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]ацетамидов, содержащих тиетано 5 вый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы, и их функциональных производных
Введение к работе
Актуальность темы. Создание отечественных, инновационных лекарственных средств является одним из приоритетов государственной политики РФ, сформулированным в ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности РФ на период до 2020 г. и дальнейшую перспективу». Перспективным направлением при разработке новых высокоэффективных лекарственных средств служит поиск новых биологически активных веществ среди гетероциклических соединений - самой многочисленной группы природных и синтетических веществ с разнообразной биологической активностью.
До начала наших исследований в литературе отсутствовали сведения о (тиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионах. Выбор в качестве базовых объектов пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов основывался на широком диапазоне их реакционной способности и родстве с биогенными веществами живых организмов. Пиримидиновый цикл в качестве структурного фрагмента присутствует в молекулах многих природных биологически активных соединений, в частности, в алкалоидах, витаминах, нуклеозидах, нуклеотидных коферментах, на их основе успешно синтезируются новые противоопухолевые, противовирусные, иммуномодулирующие, гипотензивные, противомикробные, антиоксидантные и другие лекарственные средства. В настоящее время в медицине применяются фторурацил, тегафур, хлорэтиламиноурацил, зидовудин, фос-фазид, идоксуридин, метилурацил, оротат калия, урапидил и другие препараты.
Противовоспалительные, инсектицидные, седативные свойства производных тиетана также делают их перспективными объектами для исследований. В то же время возможность окисления сульфидной серы до сульфоксидной или сульфоновой позволяет варьировать мем-бранотропные свойства молекулы, которые во многих случаях определяют фармакологическую активность, фармакокинетику и токсичность лекарственных средств.
Исходя из вышеизложенного, синтез новых структур, сочетающих пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионовый и тиетановый фрагменты, изучение их биологической активности является перспективным и актуальным.
Степень разработанности темы исследования. Несмотря на множество исследований по разработке методов синтеза и изучению биологической активности N- и С-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, синтезу N-гетерилзамещенных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов посвящено незначительное количество публикаций. В литературе встречаются сообщения о синтезе N1-(тиетан-2-ил)производных тимина [N. Nishzono et al. 2007, N. Nishzono et al. 2011], однако производные пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащие фрагменты тиетан-3-ила, 1-оксо- и 1,1-диоксотитетан-3-илов, до настоящего времени остаются неизученными как в плане спосбов получения, так и в аспекте синтетических возможностей.
Цель исследования. Разработка путей синтеза тиетансодержащих производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона, изучение их химических, биологических свойств и создание на их основе высокоэффективных и малотоксичных биологически активных веществ, перспективных в качестве потенциальных лекарственных средств.
Задачи исследования. 1. Исследование реакций производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона с 2-хлорметилтиираном в
протонных растворителях. Определение направлений тиетанилирования производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона.
2. Разработка селективных методов синтеза N-(тиетан-3-ил)-, N-(1-оксотиетан-3-ил)-, N-(1,1-
диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов.
3. Изучение химических свойств производных N-(тиетан-3-ил)-, N-(1-оксотиетан-3-ил)-, N-(1,1-
диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с целью получения новых структур и их
дальнейшей функционализации.
4. Осуществление направленной модификации ацетанилидпроизводных N-тиетанил-
пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с введением фармакофорных групп.
-
Синтез ацетогидразидов, содержащих фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, и разработка методов получения новых рядов их функциональных производных для последующего биологического скрининга.
-
Разработка метода синтеза конденсированных пиримидинсодержащих трициклических систем на основе 6-аминопиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов.
-
Установление структуры впервые синтезированных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона и их возможных изомеров с помощью совокупного применения спектральных методов анализа, изучение их физико-химических свойств.
-
Проведение биологического скрининга впервые синтезированных соединений и отбор потенциальных лекарственных средств для дальнейших исследований. Установление закономерностей зависимости «структура-активность».
-
Создание перспективных органических синтонов для применения в синтезе новых биологически активных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона.
Научная новизна. Впервые исследованы реакции производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона с 2-хлорметилтиираном в протонных растворителях и установлено, что протекает тии-ран-тиетановая перегруппировка с образованием N-(тиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, а в случае 2-(метилтио)пиримидин-4(3Н)-она - смеси продуктов О4- и N3-тиета-нилирования. Показана возможность комплексного использования методов 2D спектроскопии ЯМР для определения направления тиетанилирования пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, которое зависит от строения заместителей в положениях С2, С5и С6 пиримидинового цикла.
Изучено окисление впервые синтезированных N-(тиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов и определено, что в зависимости от избытка окислителя и длительности процесса образуются N-(1-оксотиетан-3-ил)- или N-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионы.
Впервые исследована реакционная способность новых структур - N-(тиетан-3-ил)-, N-(1-оксотиетан-3-ил)-, N-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов - в реакциях ами-нометилирования и алкилирования. Установлено, что введение тиетанового цикла приводит к снижению реакционной способности пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, в то же время пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионы, содержащие окисленный тиетановый цикл, менее реакционноспособны в реакциях аминометилирования по сравнению с тиетанпроизводными, а в реакциях алкилиро-вания (с алкил-, алкенил- и бензилгалогенидами, N-(2-хлорацетил)аминами и этил-2-4
хлорацетатом) их реакционная способность существенно не отличается. Показано, что при аминометилировании образуются С5-аминометильные производные, а при использовании из-бытка пиперазина - У ,С5-бис(аминометил)производные.
Показана возможность дальнейшей функционализации впервые полученных тиетансо-держащих пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов. Осуществлен синтез гидразонов и оксимов N-(4-ацетилфенил)ацетамидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов. Показана реакционная способность тиоамидной группы тиосемикарбазонов в синтезе тиазолов по Ганчу, тиазолидинов и тиадиазолинов.
Впервые исследованы реакции гидролиза, аминолиза и гидразинолиза этил-2-(тиетанилпиримидин-І-ил)ацетатов. Установлено, что этиловые эфиры легко гидролизуются под действием щелочей, в то же время они совершенно инертны по отношению к вторичным аминам, а гидразинолиз приводит к образованию соответствующих гетерилацетогидразидов.
Впервые изучены химические свойства ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-З-ил)-, З-(І-оксотиетан-З-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов, в реакциях конденсации с карбонильными соединениями, ацилирования ангидридами и хлорангидридами кислот, присоединения к малеимидам и получены неизвестные ранее ацилгидразоны, #Д'-диацилгидразины, #-ацилгидразинил-сукцинимиды. Установлено, что взаимодействие ацетогидразидов с -дикарбонильными соединениями протекает региоселективно и в зависимости от структуры -дикарбонильной составляющей и степени окисления атома серы тиетанового цикла образуются #-ацилпиразолы, #-ацил-5-гидроксипиразолины или ацилгидразоны линейного строения.
Осуществлен синтез неописанных ранее 6-аминозамещенных І-(тиетан-З-ил)-, 1-(1-оксотиетан-3-ил)-, 1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)- и 1,3-диметилпиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов. Показано, что нитрозирование 6-амино-1,3-диметилпиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов с последующей внутримолекулярной циклодегидратацией приводит к получению конденсированных трициклических систем: пиридо[ 1,2-е]-, оксазино[4,3-е]-, азепино[1,2-е]-, пиразино[1,2-е]-пурин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов.
Методами ЯМР изучена цис-транс-изомерия тиетан-1-оксидов, ,7-изомерия ацетани-лидов, ацетогидразидов, гидразонов на основе 7У-(4-ацетилфенил)ацетамидов и ацетогидразидов, а также #-ацилгидразинилсукцинимидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, З-(І-оксотиетан-З-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидро-пиримидин-1-илов.
Выявлено, что биологическая активнсть в ряду синтезированных #-тиетансодержащих пиримидин-2,4(Ш,3//)-дионов зависит от степени oкисления атoма серы тиетанового цикла и строения заместителей в положениях 1, 5, 6 пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов.
Новизна работы подтверждена 7 патентами РФ на изобретение № 2449994, № 2485117, № 2485118, № 2487129, № 2536683, № 2539301, № 2539302.
Теоретическая значимость. В результате проведенных исследований создана теоретическая база перспективного направления синтеза высокоэффективных, малотоксичных биоло-
гически активных соединений на основе тиетансодержащих пиримидинов.
Практическая значимость. Разработаны препаративные методы синтеза новых структур - Ж-(тиетан-З-ил)-, #-(1-оксотиетан-3-ил)-, ІУ-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов и их производных: N-алкил-, #-алкенил-, Ж-бензил-, Ж-(аминооксоэтил)-, JV-ацетанилид-, #-(этоксикарбонилметил)-, Сб-амино-, С5-аминометил-, У,С5-бис(амино-метил)производных, а также производных #-(4-ацетилфенил)ацетамидов и ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-З-ил)-, З-(І-оксотиетан-З-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов: оксимов, гидразонов, N-ацил-пиразолов, #-ацил-5-гидроксипиразолинов, ІУД'-диацилгидразинов, #-ацилгидразинил-сукцинимидов.
Предложен перспективный метод синтеза конденсированных пиримидинсодержащих трициклических систем: пиридо[ 1,2-е]-, оксазино[4,3-е]-, азепино[1,2-е]-, пиразино[1,2-е]-пурин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов.
Разработан технологический способ синтеза, позволяющий получать #-(2-хлор-ацетил)амины, содержащие вторичные алициклические амины, в виде кристаллических веществ высокой степени чистоты без дополнительной очистки.
Предложено использование метода спектроскопии ЯМР N наряду с методами ЯМР Н и ЯМР 13С для подтверждения окисления #-(тиетан-3-ил)производных до тиетан-1-оксидов и тиетан-1,1-диоксидов, который позволяет также определить направление тиетанилирования пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов, методов NOESY и ROESY 2D ЯМР для установления пространственных форм У-ацетамидов, гидразонов У-ацетанилидов,#Д'-диацилгидразинов.
Синтезировано и охарактеризовано 290 неописанных ранее производных пиримидин-2,4(Ш,3//)-диона, среди которых выявлены перспективные биологически активные, относительно безвредные и практически нетоксичные соединения, обладающие антиокислительной, гипотензивной, психотропной, бронхолитической, противомикробной и противогрибковой активностями, которые находятся на уровне или превосходят действие применяемых в медицине препаратов.
Получены опытные образцы 6-метил-3-(1-оксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-диона
и JV41 -(4-бромфенил)этилиден]-2-[6-метил-2,4-диоксо-3 -(тиетан-3 -ил)-1,2,3,4-тетрагидро-
пиримидин-1-ил]ацетогидразида для углубленного изучения гипотензивной активности с целью разработки на их основе гипотензивных лекарственных препаратов. 5-Гидрокси-6-метил-3-(тиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дион и 6-метил-5-(морфолин-4-илметил)-3-(тиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дион рекомендованы к углубленным доклиническим исследованиям в качестве эффективных антиоксидантов, ряд #-(4-ацетилфенил)ацетамидов, #-ацил-5-гидроксипиразолинов и #Д'-диацилгидразинов тиетансодержащих пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дионов - в качестве потенциальных противомикробных и противогрибковых лекарственных средств.
Разрабoтаны лаборатoрные регламенты на 8 нoвых органических синтонов: 6-метил-З-(тиетанил-3)пиримидин-2,4-дион (ЛР 01963597-89.01-11), 6-(тиетанил-3)аминопиримидин-2,4-дион (ЛР 01963597-89.02-11), 6-метил-3-(1-оксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1#,ЗЯ)-дион (ЛР
01963597–09.01–13), 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион (ЛР
01963597–09.02–13), N-(4-ацетилфенил)-2-[6-метил-2,4-диоксо-3-(тиетан-3-ил)-1,2,3,4-тетра-
гидропиримидин-1-ил]ацетамид (ЛР 01963597–09.01–15), 1-(тиетан-3-ил)-6-хлорпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион (ЛР 01963597–09.02–15), этил-2-[6-метил-3-(тиетан-3-ил)урацил-1-ил]ацетат (ЛР 01963597–09.03–15), этил-2-[3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6-метилурацил-1-ил]ацетат (ЛР 01963597–09.04–15).
Представленные в диссертационной работе методы синтеза, спектральные характеристики новых производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, результаты изучения их биологической активности используются в учебном процессе и научно-исследовательской работе на кафедрах общей химии, фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии, в ЦНИЛ ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России, на кафедре органической и биоорганической химии ФГБОУ ВО БашГУ, в лаборатории физико-химических методов анализа ФГБУН УфИХ РАН, на кафедре фармакологии и биофармации ФУВ ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, на кафедре фармации ФПК и ППС ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, на кафедре фармацевтической химии ГБОУ ВПО Тюменский ГМУ Минздрава России, в ООО МИП «Лаборатория создания лекарственных средств» (г. Уфа). Ряд соединений представил научный и коммерческий интерес для ООО «НПО «МедФармСинтез» (г. Уфа).
Методология и методы исследования. Методологическая основа построена на информационном поиске и анализе работ зарубежных и отечественных ученых в области синтеза и исследований биологической активности производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона и амино-тиетана. При выполнении работы использованы современные методы органического синтеза, выделения и очистки веществ, для контроля за протеканием реакций – метод тонкослойной хроматографии (ТСХ). Чистота синтезированных соединений определена методом ТСХ, по температуре плавления, температуре кипения, показателю преломления. Строение соединений установлено комплексным применением физико-химических методов: ИК спектроскопии, спектроскопии ЯМР на ядрах 1Н, 13С, 15N, 2D ЯМР, масс-спектрометрии, элементного и рент-геноструктурного анализа.
Связь темы диссертации с проблемным планом фармацевтической науки. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России по проблеме «Изыскание и изучение новых лекарственных средств» № государственной регистрации 01200707996.
Положения, выносимые на защиту.
1. Основные закономерности и направление тиетанилирования производных пиримидин-
2,4(1Н,3Н)-диона, 2-(метилтио)пиримидин-4(3Н)-она в реакциях с 2-хлорметилтиираном.
2. Разработанные методы синтеза N1-, С5- и С6-производных N-(тиетан-3-ил)-, N-(1-оксотиетан-
3-ил)-, N-(1,1-диоксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов.
3. Результаты изучения синтезированных соединений: физико-химические характеристики и
структуры впервые синтезированных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона и их воз
можных изомеров.
4. Результаты биологических испытаний, установленные закономерности зависимости «струк-
7
тура-активность», а также выбор перспективных соединений для углубленных доклинических исследований. 5. Разработанные органические синтоны и их применение в синтезе новых биологически активных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона.
Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивалась современными методами химического синтеза, комплексом физических, физико-химических, биологических и статистических методов исследования. Результаты биологических исследований стaтистически достоверны и обоснованы достaточным объемом выборoчных совокупностей.
Апробация диссертации. Основные результаты работы доложены и обсуждены на конференциях и конгрессах различного уровня: International Congress on Organic Chemistry dedicated to the 150-th anniversary of the Butlerov’s Theory of Chemical Structure of Organic Compounds (Kazan, 2011), IV, V Международных научно-практических конференциях «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2011, 2012), Всероссийских научных конференциях с международным участием «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2012, 2014), Всероссийской молодежной конференции «Фармакологическая коррекция процессов жизнедеятельности. Доклинические и клинические исследования новых лекарственных препаратов» (Уфа, 2012), IV Всероссийском научно-практическом семинаре с международным участием «Современные проблемы медицинской химии. Направленный поиск новых лекарственных средств» (Волгоград, 2012), III, IV Международных конференциях «Техническая химия. От теории к практике» (Пермь, 2012, 2014), XX Юбилейном Российском нациoнальном конгрессе «Челoвек и лекарство» (Москва, 2013), IX, X Всероссийских конференциях по органической химии «Химия и медицина» (Уфа, 2013, 2015), Кластере конференций по органической химии «ОргХим-2013» (Санкт-Петербург, 2013), Третьей Международной научной конференции «Нoвые направления в химии гетерoциклических сoединений» (Пятигорск, 2013), Уральском научном Форуме «Современные проблемы органической химии» (Екатеринбург, 2014), Siberian winter conference «Current topics in Organic Chemistry» (Sheregesh, 2015). Апробация состоялась на совместном заседании кафедр: послевузовского и дополнительного профессионального фармацевтического образования ИДПО, общей химии, фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии, фармакогнозии с курсом ботаники и основ фитотерапии, фармацевтической технологии с курсом биотехнологии, управления и экономики фармации с курсом медицинского и фармацевтического товароведения ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России 16.06.2015г.
Личный вклад автора состоит в выборе направления исследования, постановке цели и задач, разработке подходов к их решению, проведении синтезов, анализа и обобщения результатов химических экспериментов и биологических испытаний, доказательстве структур синтезированных соединений, формулировке выводов. Автор является основным исполнителем написания статей и патентования разработок по теме диссертации.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности «14.04.02 – фармацевтическая химия,
фармакогнозия», пункту 1 области исследований.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 71 публикации, из них: 22 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 7 патентов РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора по методам синтеза и биологической активности N- и С-функциональных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, обсуждения результатов, экспериментальной части, исследования биологической активности, выводов, списка цитированной литературы, включающего 351 источник. Диссертационная работа изложена на 388 страницах, содержит 90 схем химических реакций, 40 рисунков, 83 таблицы. В приложение включены избранные 2D спектры ЯМР, данные рентгеноструктурного анализа, результаты биологических испытаний.
Функционализация N- и C-производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов
1-[5-(Арилокси)пентил]урацилы образуются с выходами 62-83% при взаимодействии 2,4-бис(триметилсилил)урацила и его 5-замещенных при 160-180С с 1-бром-5-(арилокси)пентанам (схема 1.3) [93, 291]. Аналогичным способом получены 1-[(бензилокси)метил]-5-(ариламино)урацилы [124], 1-[(арилокси)алкил]производные урацила и 6-метилурацила, содержащие в качестве алкилсоставляющей фрагменты этила, пропила, бутила, гексила, гептила, бут-2-ена [71, 92, 115], а также 1-[2-(бензоилфенокси-/ бензилфенок-си)этил]производные [74, 185].
Создание в 1989 году высокоэффективного ингибитора обратной тран-скриптазы ВИЧ-1 1-[(2-гидроксиэтокси)метил]-6-(фенилтио)тимина (НЕРТ) и противовирусного средства 6-бензил-5-изопропил-1-(этоксиметил)урацила (МКС-442, эмивирин) послужило началом синтеза целой серии их аналогов, в частности, алкилированием 5-алкилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих в положении 6 бензильные, фенилвинильные и тиофенильные фрагменты, в условиях силильной модификации реакции Гилберта-Джонсона. Синтез N1-(алкенилокси)-, N1-(пропинилокси)метилпроизводных 6-(1-фенилвинил)-5-этилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона и N1-[(циклопропилметокси)метил]-, N1-[(фенилалкокси)метил]-6-(арилметил)-5-этилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов осуществлен с использованием соответствующих бис(алкенилокси-/ алкини-локси-/ циклоалкокси-/ фенилалкокси)метанов в присутствии ТМС-трифлата [315, 325], N1-(этокси)- и N1-(бензилокси)метилзамещенных 5-алкил-6-(арилметил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов - с применением этил-/бензил-хлорметиловых эфиров в дихлорметане в присутствии каталитических количеств Bu4NI (тетрабутиламмоний йодид) [252], в ацетонитриле в присутствии каталитических количеств SnCl4 [243] или в хлороформе с применением катализатора CsI [325] (схема 1.5).
Аналогично получен 1-[4-(бензилокси)бензилоксиметил]-6-(3,5 диметилбензил)-5-этилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион в присутствии CsI, после обработки которого над Pd/C катализатором в смеси дихлорметан-метанол (1:1) выделено N1-(4-гидроксибензилокси)метилпроизводное (схема 1.5) [300]. Взаимодействием силилированных 6-арилметил- и 6-бензоил-5-алкилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с предварительно синтезированными по методу Анри -хлорметиловыми эфирами из 4-фторбензилового спирта и его гомологов в присутствии каталитических количеств Bu4NI с выходами 73-89% получены N1-[(4-фторфенил)алкокси]метилпроизводные (схема 1.5) [186, 227].
Взаимодействием силилпроизводных 5-[(бензилокси)метил]-6 метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона, 6-[(бензилокси)метил]пиримидин 2,4(1Н,3Н)-диона и его 5-бром-, 5-йодзамещенных с -хлорметиловыми эфи 23 рами в дихлорметане или ацетонитриле при 25С синтезированы соответствующие N1-(бензилокси-/алкокси)метилпроизводные [21, 312].
Сведения о синтезе гетерилпроизводных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов ненуклеозидной природы в литературе немногочисленны. Описано получение силильным методом N-гетерилпроизводных, содержащих фурановые, пирано-вые и замещенные тиетановые циклы. Так, взаимодействие 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидина с 2-ацетокситетрагидрофураном в ацето-нитриле в атмосфере аргона приводит к образованию смеси N1-моно- и N1,N3-дизамещенных, кислотный гидролиз которой дает N1-(тетрагидрофуран-2-ил)урацил [284], в случае 5-замещенных урацила образуются исключительно N1-(тетрагидрофуран-2-ил)урацилы [306] (схема 1.6).
Авторами работ [168] разработана йод-катализируемая реакция получения У-гетерилпроизводных, на первом этапе которой генерируется карбока-тион путем взаимодействия еноловых эфиров (3,4-дигидро-2Я-пирана или 2,3-дигидрофурана) с диацетоксийодбензолом [PhI(OAc)2] и TMSOTf в дихлорме-тане с последующим добавлением силилированного урацила. Аналогичным методом получены 1-(циклоалкенил)пиримидин-2,4(1Я,ЗЯ)-дионы [166].
В работах [327, 328] описан синтез У-(тиетан-2-ил)производных тимина реакцией 2,4-бис(триметилсилилокси)-5-метилпиримидина с 3,3-бис-[(бензоилокси)метил]-2-фтортиетаном в дихлорметане и с 2,4 24 бис[(бензилокси-/бензоилокси)метил]-1-оксотиетанами в толуоле (смесь диастереомеров в соотношении 1:1 получена с выходами 52-56%) (схема 1.7).
Прямое алкилирование и ацилирование пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов имеет свои особенности: при их депротонировании под действием основных компонентов образуются амбидентные анионы (схема 1.8), и в зависимости от вклада резонансных форм в электронную структуру данных анионов возможно как N-алкилирование, так и О-алкилирование [55, 189, 224].
Анализ литературных данный показал, что прямое алкилирование пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов проводится в присутствии разнообразных основных компонентов в растворителях разной полярности как в гомогенных, так и гетерогенных системах, в том числе с применением межфазных катализаторов. Так, алкилирование пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов эквимольным количеством алкил-, бензилгалогенидов [307, 321], цис- и транс-1-галогенбут-2-енов [260, 309, 333] в ДМФА или ДМСО в присутствии основного компонента K2CO3 или КОН приводит к образованию N1-замещенных с невысокими выходами 6-30%, в некоторых случаях наблюдается образование и N1,N3-дизамещенных производных (7-8%) (схема 1.9).
При взаимодействии урацила и тимина с 2-кратным мольным избытком 3-бромпроп-1-ином в ДМФА в присутствии К2СО3 получена смесь N1-пропинил- и N1,N3-дипропинилзамещенных в соотношении примерно 1:1 (схема 1.9) [324]. Алкилирование 6-алкилурацилов и 6-алкилтиминов метилхлор-метиловым эфиром в аналогичных условиях приводит также к образованию смеси N1-моно- и N1,N3-ди(метоксиметил)замещенных [304].
Синтез и структура пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тие-тан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы
Однако даже в протнных растворителях направление процесса зависит не только от нуклеофильности применяемых субстратов, но и растворителя. Интерес представляют взаимодействия 2-хлорметилтиирана, выбранного нами в качестве реагента, с различными N- и О-нуклеофилами, так как пиридин-2,4(1Н,3Н)-дионы N,О-амбидентны. В ряде работ исследованы реакции О-нуклеофилов с 2-хлорметилтииранами в водных, спиртовых и водно-спиртовых средах. Соли карбоновых кислот в данных средах реагируют с образованием тиетан-3-илкарбоксилатов [7, 41, 129], тогда как реакции фенолятов натрия протекают неоднозначно [143] (схема 2.11). CI 3-Арилокситиетаны образуются в воде и водном метаноле при взаимодействии фенолятов натрия с 2-хлорметилтиираном, а алкилирование в абсoлют-ном этаноле протекает с образoванием только тииранов. Образование смеси продуктов (тииран/тиетанoвая смесь, соотнoшение 5:2) наблюдается при проведении реакции в водном этаноле (схема 2.11).
Большинство N-нуклеофилов, в том числе и азотсодержащие гетероцик-лы, в результате реакции с 2-галогенметилтииранами в присутствии щелочей в водных растворах образуют исключительно продукты тииран-тиетановой пе 70
регруппировки - N-(тиетан-3-ил)производные, тогда как в низших спиртах в зависимости от строения N-нуклеофила образуются N-(тиетан-3-ил)- или N-(тииран-2-илметил)производные. Например, алкилирование сульфамидов 2-хлoрметилтииранoм в присутствии гидроксида калия в воде привoдит к образованию N-(тиетан-3-ил)сульфамидов, в абсoлютном этаноле – к N-(тииран-2-илметил)сульфамидов, а в метаноле – к смеси N-(тиeтан-3-ил)- и N-(тииран-2-илметил)производных в соoтношении 1:5 (схема 2.12) [17].
Реакция 2-хлорметилтиирана с производными азотсодержащих гетероциклических систем в воде и этаноле в присутствии оснований протекает однозначно, с образованием -(тиетан-З-ил)производных. Так, при взаимодействии 2-хлорметилтиирана с ксантинами, бензимидазолами [151] и изатинами [99] в водной щелочи, с 2-(алкилтио)бензимидазолами в этаноле в присутствии гидроксида калия [42, 120] получены -(тиетан-З-ил)производные с выходами 28-73% (схема 2.13). Следует отметить, что 8-галогензамещенные 3-метил-3,7-дигидро-1Я-пурин-2,6-диона алкилируются по атому азота имидазольного, а не пиримидинового цикла.
Таким образом, в литературе отсутствуют работы по исследованию ал килирования производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 2 галогенметилтииранами в протонных растворителях, прeдставляющему интeрес в плане изучения нoвых синтeтических возмoжностей пиримидин 2,4(1Н,3Н)-дионов и пoлучения их производных с малым серoсодержащим ге тероциклом.
В обзоре (раздел 1.1) показано, что взаимодействие пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с электрофильными алкилирующими агентами имеет свои особенности и на региоселективность алкилирования существенное влияние оказывает не только строение пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, в частности, заместители, их стерические, индуктивные и в меньшей степени мезомерные эффекты, но и строение алкилирующих агентов и условия протекания реакций. Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что алкилирование 2-хлор-метилтиираном производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона, образующих при депротонировании промежуточные тетрадентантные сопряженные основания, в протонных растворителях преимущественно должно проходить по атомам о азота, хотя возможно и О-алкилирование, и в ходе данных взаимодействий могут образовываться N1-, N3-, О2-, О4-монотиетан-, N1-, N3-, О2-, О4-монотииранпроизводные (схема 2.16), продукты N1,N3-, О2,О4-, N,О-бисалкилирования или их смеси.
Нами впервые исследованы реакции производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с 2-хлорметилтиираном в протонных растворителях (воде, метаноле, этаноле, водно-спиртовых средах) с целью разработки методов синтеза новых тиетансодержащих пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов [68, 133].
В результате проведенных исследований установлено, что при взаимодействии 5-, 6-моно- и 5,6-дизамещенных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с эк-вимольным количеством 2-хлорметилтиирана (2.10) в воде, метаноле, этаноле, водно-спиртовых средах в присутствии эквимольного количества гидроксида калия при интенсивном перемешивании в результате тииран-тиетановой перегруппировки образуются монотиетанпроизводные пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 2.33-2.38 (схема 2.17). R = Н, R1 = СН3 (2.1, 2.33); R = Br, R1 = СН3 (2.2, 2.34); R = ОН, R1 = СН3 (2.3, 2.35); R = Н, R1= СІ (2.4, 2.36); R = Br, R1 = Н (2.5, 2.37); R = H, R1 = NH2 (2.6)
Следует отметить, что при алкилировании 5-метилпиримидин-2,4(1Н,ЗН)-диона (тимина) 2-хлорметилтиираном в аналогичных условиях по 74 лучить тиетанпроизводное не удалось. В данном случае количественно был выделен исходный субстрат.
При подборе оптимальных условий взаимодействия пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с 2-хлорметилтиираном нами исследовано влияние природы протонных растворителей, температуры, времени, соотношения реагентов на выход целевых монотиетанпроизводных. Так, выходы продуктов монотие-танилирования 2.33-2.37 при проведении реакций в метаноле, этаноле или водно-спиртовых средах составляют только 1,6-5,2%, тогда, как использование в качестве растворителя воды позволяет увеличить выходы до 26-41%.
Изучение влияния температуры на протекание химического процесса показало, что оптимальная температура тиетанилирования пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов 2-хлорметилтиираном - 40-60С. Увеличение температуры реакции до 70-80С приводит и к ускорению побочных процессов, что снижает выход целевых продуктов 2.33-2.37 до 11-15%. Алкилирование при комнатной температуре увеличивается время реакции с 2 ч до 24 ч существенно не влияя на конечный выход тиетанпроизводных.
Проведение реакций с 2-кратным мольным избытком 2 хлорметилтиирана сопровождается смолообразованием и приводит к образованию неидентифицируемой смеси веществ.
Синтезированные тиетанилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионы (2.33–2.38) являются мелкокристаллическими веществами белого цвета (2.33-2.37) или светло-коричневого цвета (2.38), устойчивые по отношению к кислороду воздуха, растворимые в водных растворах щелочей, диметилформамиде (ДМФА), ди-метилсульфоксиде (ДМСО) и при нагревании в спиртах, нерастворимые в воде, хлороформе, ацетоне, диэтиловом эфире.
Индивидуальность и чистоту полученных соединений определяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) и по т.пл. Физико-химические ха-рактeристики и выходы представлены в табл. 2.5.
Синтез и изомерия ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов
В спектре ЯМР !Н соединения 2.193 помимо сигналов протонов 2-[3-(1,1 -диоксотиетан-3-ил)-6-метилпиримидин-1 -ил]-#-фенилацетамида и группы 2-СН3 имеются синглетные сигналы с Н 1,98 и 2,06 м.д., характерные для метильных протонов ацетогрупп, и сигнал с Н 11,58 м.д. экзоциклического амидного протона. Следует отметить, что по сравнению со спектром исходного тиосемикарбазона 2.180 сигналы ароматических протонов соединения 2.193 проявляются в виде четырех дублетов с интенсивностью в один протон каждый (табл. 2.35). В спектре ЯМР 13С соединения 2.193 также регистрируются сигналы атомов углерода ацетильных групп: сигналы метильных атомов углерода с С 22,39 и 23,64 м.д., карбонильных атомов углерода с С 167,61 и 169,32 м.д.. Отсутствие в спектре сигналов азометинового атома углерода при 147 м.д. и тионного атома углерода при 179 м.д. исключает образование нециклической структуры ацетилированного тиосемикарбазона, а наличие сигналов атомов углерода при 78,35 м.д. (С2 - четвертичный атом углерода) и 142,12 м.д. (С5 ) свидетельствует в пользу 1,3,4-тиадиазолиновой структуры.
В ИК спектрах соединений 2.188, 2.189, 2.191-2.193 в областях 1707-1601 см"1 (С=О, С=N, С=С), 1447-1362 см"1 (C-N, С-Н) и 1539-1530 см"1 («амид II») наблюдаются интенсивные максимумы поглощения, характерные для валентных и деформационных колебаний связей тиетанилпиримидин-2,4(1Я,ЗЯ)-дионового, ацетанилидного фрагментов и образованных гетероциклических структур (табл. 2.38). Наличие тиетан-1-оксидного цикла в соединении 2.188 подтверждается полосой поглощения при 1049 см"1 связи S=O, а тиетан-1,1-диоксидного в соединениях 2.189, 2.191, 2.193 - максимумами поглощения в интервалах 1315-1314 см"1 и 1138-1135 см"1, относящимися соответственно к асимметричным и симметричным колебаниям связей фрагмента
Результат проведенных исследований: изучены реакции 6-метил-3 (тиетан-3-ил)-, 6-метил-3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6 метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов с производными 2-хлоруксусной кисло ты, разработан общий и эффективный метод получения соответствующих N1 ацетилпроизводных в системе карбонат калия-ацетонитрил. Изучены физико химические и спектральные характеристики синтезированных соединений.
Методом ЯМР 1Н доказано, что для N1-ацетанилидпроизводных тиетанилпи римидин-2,4(1Н,3Н)-дионов характерна E,Z-конформационная изомерия, кон формационное равновесие которой зависит от структурных факторов. Про странственная форма N1-ацетанилидов, гидразонов N-(4-ацетилфенил) ацетамидов установлена методами NOESY и ROESY 2D ЯМР и рентгено структурным анализом: N1-ацетанилиды в зависимости от строения ацетани лидного фрагмента существуют исключительно в форме Z-изомера относи тельно амидной связи или в виде смеси двух амидных конформеров, в случае гидразонов N-(4-ацетилфенил)ацетамидов реализуется только EC=NEN-NZN-С=О форма. Показана возможность использования некоторых N1-ацетил производных в качестве перспективных синтонов для органического синтеза.
Изучены реакции гетероциклизации тиокарбамидной группы тиетансодержа щих 2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]-N-{4-[1-(2 карбамотиоилгидразоно)этил]фенил}ацетамидов и методами ЯМР исследова на структура образующихся продуктов.
Синтез, структура и свойства ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов
Гидразиды карбоновых кислот широко применяются в медицинской практике. Изониазид и метазид применяются в качестве противотуберкулезных лекарственных средств, гидазепам – транквилизатор, а бенсеразид – ингибитор дофа-декарбоксилазы входит в состав комбинированных средств для ле 182 чения паркинсонизма [56]. В тоже время, наличие в гидразидах полифункциональной гидразидной группы делает их перспективными синтонами для получения новых рядов неизвестных ациклических и гетероциклических биологически активных соединений, представляющих интерес в качестве потенциальных лекарственных средств.
Синтез и изомерия ацетогидразидов, содержащих в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-З-ил)-, З-(І-оксотиетан-З-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидропиримидин-1-илов С целью создания новых реакционноспособных синтонов для направ ленного синтеза биологически активных веществ нами синтезированы ацето гидразиды, содержащие в ацетильной группе фрагменты 3-(тиетан-З-ил)-, 3-(1 оксотиетан-3-ил)- и 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-2,4-диоксотетрагидро пиримидин-1-илов [66, 67].
Синтез гидразидов осуществлен гидразинолизом этиловых эфиров 2-(тиетанилпиримидин-1-ил)уксусных кислот 2.102-2.104. Изучено влияние времени реакции, температуры и соотношения реагентов на выход целевых продуктов. Установлено, что гидразиды 2.102-2.104 с наилучшими выходами (табл. 2.40) образовывались в присутствии 5-кратного мольного избытка 85%-ного гидразингидрата при слабом кипячении этилацетатов 2.102, 2.104 в этаноле в течение 3 ч, а в случае этилацетата 2.103 оптимальная температура реакции 35С (схема 2.39).
Образование гидразидов 2.194–2.196 и сохранение тиетановых циклов подтверждаются данными ЯМР и ИК спектроскопии. В спектрах ЯМР 1Н соединений 2.194–2.196 в ДМСО-d6 отсутствуют триплетный сигнал в интервале 1,19-1,30 м.д. и квартет в области 4,14-4,28 м.д. этоксигруппы исходных эфи-ров и проявляется характерная для гидразидов E,Z-изомерия за счет заторможенного вращения вокруг гидразидной N-C связи, что следует из удвоения сигналов протонов ацетогидразидного фрагмента, в случае соединений 2.194, 2.195 и 6-метилпиримидинового фрагмента (табл. 2.41). Надежными критериями идентификации стереоизомерных форм гидразидов служат отнесения сигналов протонов ацетогидразидного фрагмента: химические сдвиги протонов групп СН2СО и NH2 Z-изомера лежат в более сильном поле, а сигнал гид-разидного протона NН – в более слабом по сравнению с сигналами Е-изомера [76].
Так, в спектре гидразида 2.194 (рис. 2.26) преобладает стерически более устойчивый Z-изомер, синглеты протонов групп СН2СО фрагмента уксусной кислоты и NН2 гидразина которого смещены на 0,37 и 0,25 м.д. соответственно в сторону сильного поля, а сигналы гидразидного протона NН, протонов группы 6-СН3 и протона в положении 5 пиримидинового цикла – в сторону более слабого поля соответственно на 0,59; 0,06 и 0,02 м.д. В спектрах гидразидов 2.195, 2.196 наблюдаются аналогичные смещения сигналов протонов ацето 184 гидразидного фрагмента E- и Z-изомеров (табл. 2.41). Значения химических сдвигов протонов тиетан-1-оксидного цикла в спектре соединения 2.195 отнесены к цис-изомеру.
В ИК спектрах гидразидов 2.194–2.196 (табл. 2.42) имеются по две интенсивные расщепленные полосы поглощения, характерные для валентных колебаний пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионового фрагмента и ацетогруппы: полоса с частотами в области 1706-1616 см-1 соответствует колебаниям растяжения связей С2=О, С4=О, С=О, С=С, а область 1467-1366 см-1 характеризуется проявлением как валентных колебаний связей С-N, так и деформационных колебаний связей С-Н. В ИК спектрах появляются широкие полосы поглощения валентных колебаний связей NH с двумя максимумами в интервале 3326-3221 см-1, обусловленные остатком гидразина. Деформации связей NH характеризуются колебаниями с частотами 1528 см-1 (соединение 2.194), 1575 см-1 (соединение 2.195), 1576 см-1 (соединение 2.196).
Наличие тиетан-1-оксидного цикла подтверждается полосой поглощения при 1052 см-1, связанной с колебаниями связей группы S=O (соединение 2.195), а тиетан-1,1-диоксидного - полосами поглощения при 1304 и 1144 см-1, относящимися к асимметричным и симметричным валентным колебаниям связей фрагмента O=S=O (соединение 2.196).
Методики синтеза оксимов, гидразонов N-(4-ацетилфенил)-2-[6-метил-2,4-диоксо-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]ацетамидов, содержащих тиетано 5 вый, тиетан-1-оксидный, тиетан-1,1-диоксидный циклы, и их функциональных производных
Артериальная гипертензия (АГ) является одним из ведущих фактором риска развития мозгового инсульта, инфаркта миокарда, сердечной и почечной недостаточности, ишемической болезни сердца, ранней инвалидизации и преждевременной смертности [286, 348]. Несмотря на то, что у современных врачей имеется значительный арсенал антигипертензивных препаратов, постоянно увеличивается количество людей с высоким уровнем артериального давления (АД), невосприимчивых к фармакотерапии [69]. Многие антигипертен-зивные препараты, используемые в клинической практике, обладают медленным развитием клинически значимого снижения АД, имеют ограничения из-за побочных действий или снижения качества жизни, что в значительной мере ограничивает приверженность к лечению и их клиническое применение. Для современной фармакологии и фармацевтической химии остаются актуальными поиск и разработка новых, высокоэффективных гипотензивных лекарственных препаратов длительного действия, обладающих малой токсичностью.
Используя интернет - версию компьютерной системы РАSS [39, 84, 267], 299 мы осуществили предварительный прогноз возможных видов биологической активности впервые синтезированных производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов. Проведенный прогноз показал, что 3-(тиетан-3-ил)-, 3-(1-оксотиетан-3-ил)-6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионы и их С5-аминометилпроизводные, производные ацетогидразидов могут проявлять гипотензивное действие, являясь ингибиторами -адренорецепторов (Ра-Рi 0,60-0,40) или блокаторами кальциевых каналов N-типа (Ра-Рi 0,32-0,21).
Испытания на гипотензивную активность 19 соединений 3-(тиетан-3-ил) (2.33), 3-(1-оксотиетан-3-ил)- (2.43), 3-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-6 метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов (2.45), их N1-алкил- (2.78, 2.81, 2.89) и С5 аминометилпроизводных (2.49, 2.62), 2-[3-(тиетан-3-ил)пиримидин-1 ил]ацетогидразида (2.194) и его илиденпроизводных (2.197, 2.199-2.201, 2.217 2.222) проведены совместно с сотрудниками кафедры фармакологии и био фармации ФУВ ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России под руководством член-корр. РАМН, д.м.н., проф. Тюренкова И.Н. [119, 121]. Эксперименты выполнены на белых нелинейных половозрелых крысах-самках массой 280-320 г 3,5-4-месячного возраста.
Оценку гипотензивного действия проводили по методике, являющейся базисной моделью исследования веществ с гипотензивной активностью [103]. Измерение систолического артериального давления (САД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) у бодрствующих крыс осуществляли с помощью прибора для неинвазивного измерения артериального давления - IITC 29 (IITC Life Science Inc., США). Показатели САД и ЧСС автоматически фиксировались на персональном компьютере, подключенном к прибору, за исходный уровень принимали значения, зафиксированные до введения исследуемых соединений. Статистическую обработку данных проводили в программе Microsoft Excel 2007 с использованием парного критерия Стьюдента.
В качестве препаратов сравнения использовали селективный блокатор 1-адренорецепторов - небиволол (небилет, Berlin-Chemie AG, Германия), ингибитор АПФ - лизиноприл (диротон, «Гедеон-Рихтер», Венгрия) и ингибитор 300 Са2+-каналов - амлодипин (нормодипин, «Гедеон-Рихтер», Венгрия). Скрининг веществ на гипотензивную активность в ряду тиетансодержа-щих производных пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона проведен на 120 бодрствующих крысах-самках. Регистрировались показатели САД и ЧСС при введении исследуемых соединений в хвостовую вену. Было сформировано 20 групп (по 6 животных в каждой): № 1 – контрольная группа интактные животные, получавшие внутривенно 50%-ный раствор диметилсульфоксида (ДМСО) в объеме 0,3 мл на 100 г веса; №№ 2–20 – опытные группы животных, которым внутривенно (в/в) вводили исследуемые соединения в дозе, составляющей 1/30 от молекулярной массы исследуемых соединений. В качестве растворителя использовали 50%-ный раствор ДМСО. Показатели САД и ЧСС регистрировали через 30, 60 и 90 мин после введения соединений.
В результате проведенного скрининга выявлено, что соединения 2.62, 2.81, 2.199, 2.200 и 2.222 не влияют на САД; соединения 2.33, 2.78, 2.89, 2.201, 2.217, 2.218, 2.219, 2.221 обладают слабо выраженным гипотензивным эффектом, снижают САД в диапазоне от 4,1 до 8,9%. Наиболее существенно снижают САД соединения 2.43, 2.45, 2.49, 2.194, 2.197 и 2.220 максимально на 90-й мин наблюдения на 15%, 12,2%, 19%, 13,9%, 14,3% и 21,2% соответственно по сравнению с исходными показателями. Изменений САД у контрольной группы животных не наблюдалось.
Далее было проведено изучение гипотензивного действия наиболее активных соединений при пероральном введении в дозе в 2 раза превышающей эффективную при в/в введении в сравнении с эталонными препаратами (табл. 3.1). Выявлено, что соединение 2.49 (20,0 мг/кг) снижает САД максимально на 10,5% к 6-ому ч, ацетогидразид 2.194 (20,0 мг/кг) - на 6,9% к 8-ому ч, соединение 2.197 (24,0 мг/кг) – на 8,7% к 5-му ч наблюдения относительно исходного уровня, а к 24 ч показатели САД возвращались к исходным значениям. Соединение 2.45 (15,4 мг/кг) при пероральном введении обладает чуть менее выраженным гипотензивным действием, чем при в/в, САД снижается максимально на 11% относительно исходного уровня, однако эффект сохранялся продолжи ЗОЇ тельно, к 24 ч САД оставалось сниженным на 10%.
Наиболее выраженная и продолжительная гипотензивная активность при пероральном введении отмечалась у 6-метил-3-(1-оксотиетан-3-ил)пиримидин-2,4 7Я,ЗЯ)-диона (2.43) (14,2 мг/кг), САД снижалось мягко и продолжительно и к 24 ч показатель оставался сниженным на 13,5% относительно исходных данных. # -[1-(4-Бромфенил)этилиден]-2-[6-метил-2,4-диоксо-3-(тиетан-3-ил)-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-1-ил]ацетогидразид (2.220) (30,0 мг/кг) также обладает выраженным и продолжительным гипотензивным действием, снижение САД под его влиянием происходило мягко и к 8 ч было ниже исходных значений на 12,9% (табл. 3.1). В группе, которой вводился препарат сравнения нормодипин в дозе 1,0 мг/кг, САД максимально снижалось на 12,6% через 8 ч наблюдения, практически возвращаясь к исходному уровню через сутки после введения. У животных, которые получали диротон в дозе 10,0 мг/кг и небилет в дозе 2,0 мг/кг снижение САД, относительно исходных показателей, составило 17,9% и 19,2% через 8 ч и 6,4% и 7,3% через 24 ч после введения соответственно (табл. 3.1).
Для изучения зависимости «доза-эффект» и длительности действия соединений 2.43 и 2.220 - лидеров при пероральном введении в сравнении с эталонными препаратами было сформировано 10 групп животных по 6 в каждой: 1 группа - контрольная, интактные животные, которым вводили 2% крахмальную слизь (0,2 мл на 100 г веса); 2-4 группы - опытные, получавшие соединение 2.43 в дозе 7,1 мг/кг; 14,2 мг/кг; 28,4 мг/кг соответственно; 5-7 группы -опытные, получавшие соединение 2.220 в дозе 15,0 мг/кг; 30,0 мг/кг и 60,0 мг/кг соответственно; 8-10 группы - опытные, которым вводили препараты сравнения небилет - 2,0 мг/кг; диротон - 10,0 мг/кг; нормодипин - 1,0 мг/кг соответственно. Исследуемые дозы веществ и препараты сравнения перед введением суспензировали в 2% крахмальной слизи. Регистрируемые показатели фиксировали с интервалом в 1 ч в течение 8 ч и через 24 ч после введения веществ с помощью прибора для неинвазивного измерения артериального давления - ПТС 29.
Изучение зависимости «доза-эффект» при пероральном пути введения показало, что соединение 2.43 в дозе 7,1 мг/кг оказывает слабое гипотензивное действие, максимум которого отмечался на 5 ч наблюдения, САД снижалось на 5,1% и через 24 ч – на 3,8% относительно исходных значений. С увеличением дозы в два раза (14,2 мг/кг) отмечалось усиление гипотензивного действия соединения 2.43, начиная с 1 ч эксперимента САД снижалось на 3,8%, к 5 ч – на 9,8%, а к 8 ч наблюдения снижение САД составило 12%. Через 24 ч после введения САД оставалось сниженным на 13,5%, в то время как у животных контрольной группы оно оставалось на исходном уровне. Дальнейшее повышение дозы до 28,4 мг/кг не приводило к увеличению гипотензивного действия исследуемого соединения 2.43, к 8 ч эксперимента САД снижалось на 10,6% от исходных значений, через сутки наблюдения – на 8,3% (табл. 3.2).
Изучение зависимости «доза-эффект» ацилгидразона 2.220 показало, что соединение в дозах 15,0 мг/кг и 30,0 мг/кг оказывает мягко выраженное гипотензивное действие, максимум его наблюдался через 6 ч после введения, САД снижалось соответственно на 10,8% и 16,9% и через 24 ч оставалось ниже исходных значений на 7,1% (доза 15,0 мг/кг) и 6,8% (доза 30,0 мг/кг). Повышение дозы соединения 2.220 до 60,0 мг/кг к увеличению гипотензивного действия не приводило и к 8 ч эксперимента показатель САД был снижен на 8,3% от исходных значений, через сутки наблюдения снижение составляло 6,3% (табл. 3.2). При этом соединения 2.43 и 2.220 при пероральном пути введения практически не оказывают влияния на ЧСС.