Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы
2.1 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «3+3» и их биологическая активность 9
2.2 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «4+2» и их биологическая активность 21
2.3 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «5+1» и их биологическая активность 27
2.4 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «6+0» и их биологическая активность 29
3 Экспериментальная часть 35
3.1 Синтез целевых соединений 35
3.2 Фармакологическое изучение 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2//-1,3-тиазин-2,6-ионов 3.2.1 Определение острой токсичности 56
3.2.2 Оценка антимикробной и противогрибковой активности 57
3.2.3 Определение противосудорожной активности 58
3.2.4 Определение анальгезирующей активности 3.3 Определение противоопухолевой активности 4-гидрокси-5-[Л/Г-(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-диона 59
3.4 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2//-1,3-тиазин-2,6-диона 3.4.1 Установление подлинности 62
3.4.2 Определение чистоты и посторонних примесей 63
3.4.3 Количественное определение 63
4 Обсуждение результатов 67
4.1 Синтез и доказательство строения целевых соединений 67
4.1.1 Новый одностадийный метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси 2//-1,3-тиазин-2,6-дионов 67
4.1.2 Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов 70
4.1.3 Новый региоселективный метод синтеза производных 1-амино-6-метилурацила 93
4.1.4 Новый метод синтеза 2-замещенных-5-метил-3-оксо-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамидов 103
4.1.5 Новый метод синтеза 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-7/7-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов 109
4.1.6 Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидро-пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионов 123
4.1.7 Новый синтон 146
4.2 Биологическая активность 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидро 1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов 147
4.2.1 Острая токсичность 147
4.2.2 Антимикробная и противогрибковая активность 148
4.2.3 Противосудорожнаяактивность 148
4.2.4 Анальгезирующая активность 150
4.3 Противоопухолевая активность 4-гидрокси-5-[7У-(2-гидрокси фенил)-этанимидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона 151
5 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2//-1,3-тиазин-2,6-диона 153
6 Выводы 157
7 Список литературы
- Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «5+1» и их биологическая активность
- Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «6+0» и их биологическая активность
- Определение противосудорожной активности
- Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов
Введение к работе
Актуальность темы. Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азины, что обусловлено многими причинами практического и теоретического характера. Особого внимания заслуживают замещенные гидрокси(оксо)пиримидины и их производные в связи с участием многих из них в физиологических процессах протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги пиримидинов -1,3-тиазины, изучены гораздо меньше. Наименее изученной группой остаются 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов. На сегодняшний день в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 5-ацетил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-диона с N-нуклеофилами. Ранее работами кафедры органической химии СПХФА было показано, что производные гидрокси(оксо)-тиазинов, как и гидроксипиримидинов, являются перспективным классом гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, было установлено, что 2-арил-4-гидрокси-6Я-1,3-тиазин-6-оны представляют собой новую группу противоопухолевых агентов. Однако, о других производных 1,3-тиазинов почти нет данных, очевидно потому, что до сих пор не существуют достаточно простые и удобные методы синтеза этих перспективных соединений. В связи с этим поиск новых подходов к синтезу 1,3-тиазинов и изучение их химических свойств, представляется актуальной задачей.
Кроме того, 1,3-тиазины могут быть использованы в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами невозможен или многостадиен.
Таким образом, 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств. Поэтому, все вышесказанное определяет необходимость проведения дальнейших исследований в этой области химии гетероциклических соединений.
Цель и задачи исследования. Цель исследования состояла в разработке новых методов синтеза гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов, изучении их строения, физических и химических свойств, некоторых видов биологической активности, методов установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ. Задачи работы состояли в том чтобы: 1. Разработать неизвестные ранее методы синтеза потенциально биологически активных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов.
2. Исследовать взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6диона с некоторыми N-нуклеофилами.
3. Доказать строение синтезированных соединений.
4. Изучить противосудорожную, анальгезирующую, антимикробную, противогрибковую и противоопухолевую активность некоторых из полученных соединений.
5. Разработать методы установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ. Научная новизна. Впервые показано, что трехкомпонентная конденсация малоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами карбоновых кислот является удобным способом построения тиазинового цикла. Открыта новая реакция трансформации тиазинового цикла 5-ацил-4-гидрокси-2/7-1,3-тиазин-2,6-дионов в пиримидиновый под действием первичных аминов, сопровождающаяся экструзией серокиси углерода и приводящая к 1-замешен-ным-6-алкилурацилам, в том числе, и к ациклическим аналогам нуклеозидов.
Впервые установлено, что: а. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2ЯЧ,3-тиазин-2,6-диона с гидразинами или гидразидами кислот в диметилформ амиде приводит к труднодоступным производным 1-амино-6-метилурацила; 6. Продуктами реакций 5-ацетил-4-гидрокси-2/7-1,3-тиазин-2,6-диона с монозамещенными гидразинами в пропан-1-оле являются 5-метил-З-оксо-2-замещенные-2,3-дигидро-Ш-пиразол-4-карбоксамиды; в. 5-Ацетил-4-гидрокси-2Л-153-тиазин-2,6-дион реагирует с 1,2-фени-лендиамином и карбонильными соединениями, образуя 4-гидрокси-5-(2-замещенные-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2//-1,3-тиазин-2,6-дионы; г. При нагревании легкодоступных 5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3-дигидро-liT-l ,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2/7-1,3-тиазин-2,6-дионов в диметилформамиде с хорошими выходами образуются 7-ацетил-6-замещен-ные-6,7-дигидропиримидо[ 1,6-а][ 1,5]-бензодиазепин-1,3-дионы - производные не описанной ранее конденсированной гетероциклической системы. д. 4-Гидрокси-5-[М-(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дион обладает выраженной противоопухолевой активностью.
Практическая значимость. Разработаны новые удобные методы препаративного синтеза производных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов, пиримиди-нов, пиразолов, 1,5-бензодиазепинов, и пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепи-нов из легкодоступных предшественников, а именно: 5-ацил-4-гидрокси-2//"-1,3-тиазин-2,6-дионов, 1-замешенных-6-алкилурацилов, производных 1-ами-но-6-метилурацила, 5-метил-3-оксо-2-замещенных-2,3-дигидро-1Л-пиразол-4-карбоксамидов, 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-1Л-1,5-бензодиа-зепин-4-ил)-2#-1,3-тиазин-2,6-дионов, 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидро-пиримидо[ 1,6-а][1,5] бензодиазепин-1,3-дионов.
Таким образом, решена проблема доступности соединений этих классов для дальнейших исследований в области поиска новых биологически активных веществ, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промышленности и других областях практической деятельности. Среди синтезированных соединений выявлены вещества с выраженным противоопухолевым действием, противосудорожной и анальгезирующей активностью. Целесообразно провести дальнейшие исследования противоопухолевой активности в ряду 4-гидрокси-5-[1Ч-(замещенных)этанимидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов.
Положения, выносимые на защиту.
1. Новый метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.
2. Новый метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов, в том числе производных 1-амино-6-метилурацила.
3. Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а] [1,5]бензодиазепин-1,3-дионов.
4. Противосудорожная и анальгезирующая активность 4-гидрокси-5-[2-(4хлорфенил)-2,3-дигидро-1/7-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона.
5. Противоопухолевая активность 4-гидрокси-5-[]М-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях и симпозиумах: 4-ом Международном симпозиуме по химии и применению фосфор-, сера- и кремнийорга-нических соединений «Петербургские встречи» (2002 г.); Молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии» (2004 г.), Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейлынтейна до современности» (2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 статей в журналах входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук» и тезисы 6-и докладов на конференциях.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, обсуждения результатов и выводов, содержит 43 таблицы и 68 рисунков. Библиография включает 126 ссылок.
Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «5+1» и их биологическая активность
Реакции этого типа можно отнести к наиболее распространенной группе синтеза 1,3-тиазинов. Эффектный метод синтеза 3,6-диарил-5-меркапто-пергидро-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онов (3) (рис. 2.2) предложен в работе [122]. Соединения (3) образуются с выходами 48-90% при нагревании в микроволновой печи (480 W, 4-10 мин) смеси 2-метил-2-фенил-1,3-оксатиолан-5-она (1), ароматических альдегидов с разнообразными заместителями и арилтио-карбаминовых кислот (2).
Исходный 2-метил-2-фенил-1,3-оксатиолан-5-он (1) легко получают с выходом 82% при нагревании (2 ч, 70 С) ацетофенона и меркаптоуксусной кислоты в присутствии каталитических количеств LiBr (0.1 моля). Спектр ЯМР Н сырого продукта реакции - 1,3-тиазина (3) указывает на образование смеси двух диастереомеров в соотношении 96 : 4 ( syn Js,e= 5 Гц и anti Js,e= Ю Гц). Подобная ситуация является характерной для реакций такого типа [46, 85, 45, 68, 110, 124]. Преобладающий изомер можно легко выделить в чистом виде после двух перекристаллизации из этанола. Если реакцию проводить при нагревании на масляной бане, то эти два изомера образуются в совершенно ином соотношении 55 : 45, время реакции при этом возрастает до 1-5 ч, а общий выход уменьшается до 40-54%.
Методологически идентичный подход к 5-ациламино-3,6-диарилпер-гидро-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онам (4) был разработан ранее [123] (рис. 2.3).
Смесь N-ацилглицина, ароматического альдегида, арилдитиокарба-мата аммония и безводного ацетата натрия (по 10 мМ) в 3 мл уксусного ангидрида нагревали в микроволновой печи (480 W, 8-12 мин). Как и в предыдущем случае, реакция отличается высокой диастереоселективностью -соотношение sin:anti изомеров составляет 97 : 3, выход 80-92%.
Серия 5,6-дигидро-4//-1,3-тиазинов была синтезирована [79] взаимодействием тиобензамида с а,р-ненасыщенными кетонами в СН2СІ2 в присутствии BF3-Ei20 комнатной температуре (рис. 2.4). Установлено, что 5-гидро-кси-3-фенил-4-аза-2-тиабицикло-[3.3.1]нон-3-ен (5), 4-гидрокси-4-метил-6-пентил-2-фенил-5,6-дигидро-4Я-1,3-тиазин (6), и 4-этил-4-гидрокси-2-фенил-5,6-дигидро-4Я-1,3-тиазин подавляют рост микобактерий туберкулеза о
Mycobacterium tuberculosis H37Rv (ATCC 27294) на 97, 77 и 76%, соответственно. MIC99 для самого активного соединения (5) составляет 6.25 мкг/мл. Таким образом, 1,3-тиазины (5, 6) представляют собой новый перспективный класс противотуберкулезных агентов.
При взаимодействии кетона (7) с роданидом гидразина образуются 1-тиокарбамоилпиразолы (8) [103, 104]. Кипячение соединений (8) с этил-бромацетатом в этилацетате (4 ч) приводит к пиразолил-1,3-тиазол-4-онам, выход 88-96% (рис. 2.5).
Попытка получить тиазинон (9), используя этил-3-бромпропионат в тех же условиях, не увенчалась успехом. Однако эту проблему удалось решить кипячением компонентов в хлорбензоле в течение ночи (выход 82%). Исследовалась активность полученных соединений, против возбудителей тропических инфекций - Trypanosoma cruzi, Trypanosoma b. rhodesiense, Leishmania N donovani, and Plasmodium falciparum. 2-(3-Метил-5-фенил-4,5-дигидро-1Я-пиразол-1-ил)-1,3-тиазин-4-он (9) оказался активным против Trypanosoma b. Rhodesiense - возбудителя сонной болезни.
Полизамещенные спиро-1,3-тиазины (11-14) были синтезированы из ацетилацетона или малонодинитрила (рис. 2.6). Ацетилацетон реагирует с фенилизотиацианатом в диоксане при 25 С в присутствии твердого К2СО3 и тетрабутиламмоний бромида с образованием соответствующего кетен-8,1Ч-ацеталя (10). Если после двух часов перемешивания к реакционной смеси добавить цилкогексилиденмалононитрил, или более сложные илиденма-лононитрилы, то через 4 ч. нагревания при 70 С с выходом 73-91% образуются производные спиро-1,3-тиазинов (11-13) [99].
Соединения, полученные из ацетилацетона при кипячении в этаноле с малондинитрилом и пиперидином в качестве катализатора, подвергаются дальнейшей циклизации с образованием диспиро-1,3-тиазинов (14). Механизм последней реакции включает предварительное отщепление одной из ацетильных групп, аналогичная ситуация описана ранее в работах [70, 105]. Новый метод синтеза спиротиазинов (15, 16) предложен в работе [50] (рис. 2.7). Соединения (15, 16) были синтезированы из 2,6-диарил-4//-тио-пиран-4-она который, сначала взаимодействием с P2S5 в бензоле, переводили в соответствующий 4-тион. Последний при кипячении в этаноле (6 ч) с мало-ндинитрилом в присутствии триэтиламина с выходом 80% дает замещенный илиденмалононитрил, который реагирует с тиомочевиной или тиосемикарба-зидом при кипячении в этаноле (4 ч) в присутствии пиперидина, образуя спиро-1,3-тиазины (15) и (16) с выходами 66 и 73%. Соединения, описанные в работе того же автора [51], отличаются от спиротиазинов (15, 16) лишь наличием одного атома хлора в тиопирановом цикле.
Компьютерный анализ показал, что 4-хлоранилид 5,6-дигидро-2-метил-имино-3-метил-1,3-тиазин-4-он-6-карбоновой кислоты (17) может обладать противовоспалительной и антиостеопорозной активностью [11]. Было установлено, что он хорошо сорбируется на поверхности биосовместимого гид-роксиаппатита, который может быть использован для изготовления остеоим-плантантов. Тиазинон (17) был синтезирован в одну стадию при нагревании компонентов в уксусной кислоте (100 С, 4 ч) (рис. 2.8). о
Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «6+0» и их биологическая активность
Полученные соединения (86) представляют собой маслообразные жидкости, которые все же медленно циклизуются при хранении в тетрагидро-1,3-оксазин-2-тионы (87). Спиртовая группа соединений (86) легко замещается хлором под действием трехкратного избытка SOCb в бензоле (10-15 С, 2-3 ч). Полученные таким образом З-хлор-1-изотиоцианаты (88) при обработке метанольным раствором NaSH дают тетрагидро-1,3-тиазин-2-тионы (89) (выход 65-94%), а при взаимодействии с первичными и вторичными аминами - 2-амино-5,6-дигидро-4Я-1,3-тиазины, например, под действием морфолина (метанол, 20-35 С, 96 ч) с выходом 82% образуется тиазин (90).
При циклизации 3-аллилтио-5-фенил-4Я-1,2,4-триазола (91) (рис. 2.39), полученного алкилированием 5-фенил-4Я-1,2,4-триазол-3-тиола аллилбро-мидом в водном NaOH при 5-7С под действием иода в дихлорметане при 18-25 С в течение нескольких суток кроме двух ожидаемых продуктов, содержащих пятичленные циклы - 5,6-дигидро-5-иодометил-3-фенил[1,3]-тиа-золо[2,3-с][1,2,4]-триазола (92) и 5,6-дигидро-6-иодометил-2-фенил[1,3]-тиа
В работе [20] изучалась циклизация 4-аллил-5-фенил-1,2,4-триазоло-3-тиона (96) под действием иода (рис. 2.40). Исходное соединение (96) синтезировали из бензгидразида и аллилизотиоцианата (выход 70%). При циклизации соединения (96) под действием иода в дихлорметане при комнатной температуре образуются два изомера: 6-иодометил-3-фенил-5,6-дигидротиа-золо-[2,3-с]-1,2,4-триазол (97) и 6-иодо-3-фенил-6,7-дигидро-5Я-1,2,4-три-азоло[3,4-&]-1,3-тиазин (98) в соотношении 4 : 1.
Взаимодействием бензоилацетилена с N-амидинтиомочевиной в ледяной уксусной кислоте при 18-25 С в присутствии эквимольных количеств НСЮ4 или ВРз ЕігО были получены перхлораты или ацетокситрифторбораты (4-фенил-2Я-1,3-тиазин)-2-илиденгуанидиния (99) (рис. 2.41). При осторожном нагревании в НСЮ4 соединение (99) образует перхлорат 2-имино-4-фенил-2Я-1,3-тиазиния (100) и цианамид. При попытке выделить свободное основание из соли тиазиния (100) под действием NaOH в водном ДМСО образуется продукт перегруппировки - пиримидин-2-тион (101) [7]. H2NL NH _NH2
Циклогексанон реагирует с циануксусным эфиром и серой в условиях реакции Гевальда (триэтиламин-этанол) с образованием этил 2-амино-4,5,6,7-тетрагидро-1-бензотиофен-3-карбоксилата (102) [49], который при действии тиофосгена дает изотиоцианат (103) (рис. 2.42). Соединение (103) взаимодействует с первичными и вторичными аминами в кипящем этаноле (4-6 ч), образуя замещенные тиомочевины (104), легко циклизующиеся в производные 1,3-тиазинов (105) под действием конц. H2SO4 (18-25 С, 24 ч) [19]. Тиомочевины (104) могут быть синтезированы взаимодействием соединения (102) с изотиоцианатами в кипящем этаноле (3-4 ч).
Синтез 1,3-тиазинов (105) Из аминоэфира (106) [38] синтезированы конденсированные гетеро-циклы, содержащие 1,3-тиазиновый цикл [44] (рис. 2.43). Соединение (106) легко (достаточно 15 мин. кипячения в ацетоне) реагирует с бензоилизотио-цианатом, получаемым in situ из роданида аммония и бензоилхлорида, образуя соединение (107), которое циклизуется в производное 1,3-тиазина (108) (96% H2SO4, 18-25 С, 2 сут., выход 82%). При проведении реакции в щелочной среде (2Н NaOH в метаноле, 6 ч кипячения, выход 77%) образуется производное пиримидинтиона (109), которое при обработке 1,3-дибром-пропаном и NaOH в смеси ДМФА/НгО дает вещество (110) (2.5 ч кипячения, выход 66%). Это же соединение можно получить в одну стадию из исходного аминоэфира (106) и 2-метилтио-5,6-дигидро-4Я-1,3-тиазина (111) [59] при нагревании в уксусной кислоте (80 С, 3 ч, выход 64%).
Таким образом, анализ имеющихся литературных данных о методах синтеза, реакционной способности и биологической активности 1,3-тиазинов позволяет прийти к заключению о целесообразности дальнейших исследований производных 1,3-тиазинов, как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промышленности.
Определение противосудорожной активности
В спектрах ЯМР Н полученных 5-алкил(арил)иминотиазинов (Па-ф) в ДМС0-Й?6 (табл. 4.2) присутствуют синглеты протонов групп ОН (12.58-14.67 м. д.), NH (11.32-11.87 м. д.), сигналы атомов водорода алкильных групп, связанных с атомом С (0.75-2.77 м. д.), и алкильных или арильных заместителей у иминного атома азота. В спектрах ЯМР С (табл. 4.3) наблюдаются сигна лы «иминного» атома углерода группы С C=N (-180 м.д.), атомов углерода алкильных или арильных заместителей, связанных с атомом азота, отсутст вующие в спектрах исходных 5-ацилтиазинов, и сигналы атомов С (96-98 м.д.) и С -С (171-175 м.д.) тиазинового цикла.
При этом в спектрах иминотиазинов (Па-ф) отсутствуют характерные для исходных 5-ацилтиазинов (Ia-в) сигналы протона 4-гидроксильной группы, связанного внутримолекулярой водородной связью, в области 17-18 м.д., и сигналы атомов углерода ацильных групп, расположенные в спектрах исходных 5-ацилтиазинов (Ia-в) вблизи 200 м.д.
ИК спектры 5-алкил(арил)иминотиазинов (Па-ф) (таблетки с КВг, табл. 4.2) характеризуются наличием полос валентных и деформационных колебаний групп NH и ОН, связанных водородной связью (3100-3500 см"), и ва Г " / Г\ Г -1 лентных колебании групп С=0 и C=N (1570-1700 см ).
В УФ спектрах (табл. 4.2) соединений (Па-ф) в 96.5% этаноле присутствуют три интенсивные полосы поглощения: 199-205, 260-26 3 и 297-310 нм, в отличие от исходных 5-ацилтиазинов (Ia-в), которые поглощают при 206-208, 216-218 и 276-279 нм.
Таким образом, при взаимодействии 5-ацилтиазинов (Ia-в) с первичными аминами в этих условиях тиазиновый цикл не раскрывается, а образуются только основания Шиффа (Па-ф).
В более жестких условиях, происходит глубокая трансформация тиазинового цикла: нами впервые было показано [22, 30, 125] что, при кипячении тиазина (Іа) в избытке анилина с хорошим выходом образуется 1-фенил-6-метилурацил (П1е). Исследование применимости этой новой, ранее не описанной, реакции к другим первичным аминам показало, что 5-ацилтиазины (Ia-в) при взаимодействии с первичными алкил-, арил- и гетероариламинами в кипящем ДМФА региоселективно образуют 1-замещенные-6-алкилурацилы (Ша-ш) с выходами 60-85% (рис. 4.4). Вероятно, сначала образуется основание Шиффа, которое при нагревании теряет молекулу COS, а образующийся промежуточный линейный интермедиат стабилизируется в результате пере носа протона и образования ацилизоцианата, который затем циклизуется в 1-замещенный-6-алкилурацил. Действительно, при кипячении в ДМФА оснований Шиффа (II) были получены 1-замещенные 6-алкилурацилы (III).
При нагревании 5-ацилтиазинов (Ia-в) с избытком высокоосновных аминов (бензиламин и алкиламины) кроме 1-замещенных-6-урацилов (III), образуются симметричные ІЧ -дизамеїценньїе мочевины (рис. 4.6), благодаря взаимодействию аминов с выделяющейся в процессе реакции серокисью углерода - этот процесс хорошо известен [47].
Образование ІЧ -дизамеїценньгх мочевин Однако это обстоятельство не является серьезным недостатком, т. к. продукты реакции легко разделяются, благодаря тому, что урацилы (III) растворимы в водных растворах щелочей, а мочевины - нет.
Предлагаемый нами метод оказался пригодным для синтеза производных 6-метилурацила содержащих у атома N весьма сложные полифункциональные заместители. Например, при нагревании в ДМФА иминотиазина (Пс), полученного из тиазина (1а) и 4-аминоантипирина образуется 6-метил-урацил (ПГх), а бисимин, полученный из этилендиамина и двух эквивалентов тиазина (1а), дает этиленбис(б-метилурацил) (Шч) (рис. 4.7). 1-замещенные-6-метилурацилы Возможность применения этого метода для синтеза ациклических аналогов N -нуклеозидов 6-алкилурацилов продемонстрирована нами на примере некоторых алканоламинов. В частности, используя первичный диалкано-ламин - 2-амино-1-(4-нитрофенил)-пропан-1,3-диол - продукт гидролиза левомицетина был синтезирован 6-метилурацил (Шц).
Нами было установленно, что 5-ацетил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дион (1а) при кипячении в пиридине по аналогичному механизму образует 6-метил-2Я-1,3-оксазин-2,4-дион (рис 4.8).
Состав полученных соединений подтвержден элементным анализом, строение - методами ЯМР Ни С, УФ, ИК и масс-спектроскопии. В спектрах ЯМР Н урацилов (Ша-м) в J\MCO-d6 (табл. 4.5) присутствуют характерных для 6-метилурацилов синглеты протонов групп NH (11.2-11.35 м. д.), С И (5.44-5.65 м. д.) и С СН3 (1.75-2.25 м. д.).
В спектрах С ЯМР этих веществ (табл. 4.6) наблюдаются характерные сигналы атомов углерода С (100.6-101.2 м. д.), С (153.6-155 м. д.), С (162.4-163.3 м. д.), С (151.1-151.9 м. д.) и группы С СН3 (19.1-20.3 м. д.). Значения химедвигов полностью согласуются с литературными данными для полученных ранее соединений [99-102]. В ИК спектрах 1-замещенных 6-метилурацилов (Ша-м) в таблетках КВг (табл. 4.5) наблюдаются полосы валентных и деформационных колебаний Н (3025-3260 см ) и C=(J (1655-1670 и 1705-1715 см ). УФ спектры (табл. 4.5) соединений (Ша-м) в 96.5% этаноле характеризуются наличием двух максимумов поглощения: 199-208 и 260-267 нм.
Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов
Нами было установлено [31, 32], что соединения (VI) легко и с хорошими выходами ацилируются по атому азота N бензодиазепина уксусным ангидридом (достаточно 30 мин кипячения в избытке АсгО) (рис. 4.16). Окрашенные в желтый цвет бензодиазепины (VI) сначала полностью растворяются в течение первых 5-10 мин кипячения, и затем практически сразу начинает кристаллизоваться бесцветный продукт реакции слабо растворимый в кипящем уксусном ангидриде. Фенольные гидроксилы соединений (Vie) и (Vb) тоже ацилируются избытком уксусного ангидрида в условиях реакции. Группа NH индола в соединении (VIK) напротив не подвергаются ацилирова-нию в этих условиях. Ацилированные бензодиазепины обладают голубой флюоресценцией в ультрафиолетовом свете, тогда как исходные вещества флюоресцируют ярко-желтым цветом.
Состав полученных соединений подтвержден элементным анализом (табл. 3.6), строение - методами ЯМР Ни С, УФ, ИК и масс-спектроско-пии. В масс-спектре ацилированных бензодиазепинов (VIIa-м) (табл. 4.16) присутствует пик молекулярного иона. Кроме того, наблюдается интенсивный сигнал [1УҐ- 43], обусловленный выбросом СН3СО из молекулярного иона (часто это наиболее интенсивный пик в масс-спектре) и сигнал [1УҐ- 60], обусловленный выбросом молекулы COS. Также присутствуют ионы, образовавшиеся в результате разрыва связи между углеродом С бензодиазепино-вого цикла и арильным заместителем [М - R], а также связи между углеро _ / 4 г -. -. / 5 л ГЛ/Г+
дом С оензодиазепина и углеродом С тиазинового цикла, М - 144] и [144] -масса тиазинового фрагмента молекулы.
В спектрах ЯМР Н ацилированных бензодиазепинов (VIIa-м) в ДМСО-d6 (табл. 4.17) наблюдаются синглеты протонов групп ОН (13.80-14.07 м. д.), NH (11.65-11.85 м. д.) тиазинового цикла [заметно уширенные, по сравнению с сигналами этих протонов в исходных соединениях (VI)], перекрывающиеся мультиплеты атомов водорода бензольного кольца и арильных заместителей у С бензодиазепинового цикла (6.25-7.41 м. д.). Кроме того, присутствуют не во всех случаях хорошо разрешенные дублеты дублетов протонов С Н-С Н2 бензодиазепинового цикла, образующие спиновую систему АВХ: дублет дублетов С Нх (4.80-5.23 м. д.) с константами Jax 11.5 Гц и Jbx 2-3.5 Гц; дублет дублетов С Нь(3.55-4.17 м. д.) с константами Jab 12.2-13.7 Гц и Jbx 2-3.5 Гц, последняя, в ряде случаев близка к нулю из-за близости значений двугранного угла Нх-С -С -Нь к 90. Поэтому дублет дублетов в этих случаях вырождается в псев до дублет; дублет дублетов С На (2.99-3.23 м. д.) с константами Jab 12.2-13.7 Гц и Jax 9.2-11.5 Гц. Из-за близости значений констант jab и jax в спектрах этих соединении практически всегда наблюдается псевдотриплет. В спектрах соединений (VIIa-м) появляется синглет протонов ацетильной группы (1.72-1.78 м. д.) и исчезает сигнал протона группы NH бензодиазепина, имеющийся в спектре исходных веществ (5.54-6.35 м. д.).
Ацилированные бензодиазепины (VIIa-м) обладают светло-голубой флуоресценцией в ультрафиолетовом свете. В УФ спектрах растворов этих веществ в 96.5% этаноле (табл. 4.18) присутствуют две интенсивные полосы поглощения с максимумами при 207-219 и 336-339 нм в отличие от исходных соединений которые имеют три-четыре полосы поглощения с максимумами при 208-218, 262-281, 312-316 и 359-382 нм и обладают флуоресценцией от ярко-желтого до желто-зеленого цвета.
ИК спектры ацилированных бензодиазепинов (VIIa-м) (табл. 4.18) характеризуются наличием полос в области валентных и деформационных колебаний групп NH и ОН, связанных водородной связью (3120-3380 см" ), и валентных колебаний групп С=0 и C=N (1600-1700 см").
В спектрах ЯМР С ацилированных бензодиазепинов (VIIa-м) в ДМСО-й?б (табл. 4.19) появляются сигналы углеродов ацетильной группы (169.0-169.7, 22.4-22.9 м. д.). Наблюдаются характерные сигналы атомов углерода 1,5-бензодиазепина: С (60.6-67.3 м. д.), С (33.6-39.5 м. д.), фенилен-диаминового фрагмента молекулы, заместителей у С 1,5-бензодиазепина и сигналы атомов углерода 1,3-тиазинового цикла. Интенсивность сигналов атомов углерода тиазинового фрагмента в спектрах соединений (VIIa-м) крайне низка - их практически невозможно зарегистрировать в стандартных условиях съемки спектра. Потребовалось значительно увеличить число накоплений, чтобы их обнаружить. Представляется удивительным, что ацилиро-вание удаленного атома азота N бензодиазепина столь существенно сказывается на интенсивности сигналов атомов углерода 1,3-тиазинового цикла.
Нами впервые было установлено [31, 32], что ацилированные бензо-диазепины (VIIa-м), при кипячении в диметилформамиде течение 0.5-1.5 ч с выходом 75-95% образуют 7-ацетил-6-замещенные-6,7-дигидропиримидо [1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионы (VIIIa-м) - производные не описанной ранее конденсированной гетероциклической системы пиримидо[1,6-а] [1,5]бензодиазепина (рис 4.16).
Состав полученных соединений (VIIIa-м) подтвержден элементным анализом, строение - методами ЯМР Ни С, УФ, ИК и масс-спектроскопии.
В масс-спектре 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а] [1,5]бензодиазепин-1,3-дионов (VIIIa-м) (табл. 4.20) присутствует пик молекулярного иона. Кроме того, наблюдается сигнал [М - 43] (часто самый интенсивный пик в спектре), обусловленный выбросом ацетильного фрагмента МеСО из молекулярного иона. Также присутствуют ионы, образовавшиеся в результате разрыва связи между атомом углеродом С бензодиазепинового цикла и арильным заместителем [1УҐ- R].
В спектрах ЯМР Н 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионов (VIIIa-м) в ДМСО-ёб (табл. 4.21) присутствуют: несколько уширенный синглет протона группы N Н (11.41-11.57 м. д.) (8.51-8.92 м. д. в CDCb) пиримидинового фрагмента, который в ряде случаев наблюдается в виде дублета (J— 2.0 Hz) из-за дальнего спин-спинового взаимодействия W-типа с протоном С Н, дублет протона С Н (5.78-5.96 м. д.) с небольшой константой J 2.0 Гц, который в ряде случаев вырождается в синглет, типичные, часто перекрывающиеся, мультиплеты арильных протонов бензодиазепинового фрагмента и арильных заместителей у С (6.23-7.68 м. д.). В спектрах присутствуют характерные дублеты дублетов протонов С Н2-С Н 6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепина, образующие спиновую систему АВХ: дублет дублетов С Нх(5.84-6.34 м. д.) с константами Jax 12.3-14.1 Гц и,/ьх 4.8-5.2 Гц; дублет дублетов С Нь (2.81-3.17 м. д.) с константами Jab 13.8-14.2 Гц и Jbx 4.8-5.2 Гц; дублет дублетов С На (2.65-2.71 м. д.) с константами Jab 13.3-14.1 Гц и Jax 12.6-12.8 Гц. Из-за близости значении констант J и Jax в спектрах дублет дублетов часто вырождается в псевдотриплет с константой J 13.0-13.4 Гц. Кроме того, присутствует синглет метальных протонов ацетильной группы (1.65-1.85 м. д., ЗН).
