Содержание к диссертации
Введение
1 Синтез 1,3,5-тиадиазинов по реакции манниха (литературный обзор) 11
1.1 Введение. Практическая ценность 1,3,5-тиадиазинов 11
1.2 Структурные исследования 13
1.3 Методы получения 1,3,5-тиадиазинов по реакции Манниха 14
1.3.1 Циклотиометилирование iV-нуклеофилов 14
1.3.2 Синтезы на основе ,7У-бинуклеофильных субстратов 21
1.3.2.1 Синтез 1,3,5-тиадиазинов из дитиокарбаматов 21
1.3.2.2 Синтез 1,3,5-тиадиазинов из тиоамидов и тиомочевин 23
1.3.2.3 Синтез конденсированных 1,3,5-тиадиазинов аминометилированием 2-меркаптоазолов (-азинов) 26
1.3.3 Прочие методы получения производных 1,3,5-тиадиазина 29
1.4 Заключение 30
2 Метиленактивные тиоамиды в синтезе -содержащих гетероциклов (обсуждение результатов исследования) 31
2.1 Получение исходных реагентов 31
2.2 Синтезы O /V V-содержащих гетероциклов на основе реакций окисления производных цианотиоацетамида 33
2.2.1 Пероксидное окисление производных цианотиоацетамида 33
2.2.2 Прочие реакции окисления 48
2.3 Синтезы на основе реакций восстановления производных цианотиоацетамида ... 57
2.4 Синтез производных тиофена 61
2.5 Синтез 2-тиоксо(меркапто)азинов и их производных 67
2.5.1 Взаимодействие метиленактивных тиоамидов с 1,3-диэлектрофильными реагентами 69
2.5.1.1 Реакции метиленактивных тиоамидов с 2-анилинометилен-1,3-дикарбонильными соединениями 69
2.5.1.2 Взаимодействие индол-3-карбальдегида с цианотиоацетамидом 81
2.5.1.3 Взаимодействие цианотиоацетамида с 2-ацетилциклоалканонами и их енаминами 84
2.5.1.4 Синтез производных пиридина по Гуарески-Торпу из цианотиоацетамида и Р-енаминоэфиров 92
2.5.1.5 Взаимодействие цианотиоацетамида с этоксиметилендибензоилметаном 95
2.5.1.6 Взаимодействие дикетена с цианотиоацетамидом 97
2.5.2 Синтез ди- и тетрагидропиридинов с использованием метиленактивных тиоамидов 102
2.5.2.1 Синтез производных 1,4-дигидропиридина взаимодействием альдегидов с цианотиоацетамидом и метиленактивными соединениями 102
2.5.2.2 Взаимодействие дитиомалонанилида с арилметилиденмалононитрилами 110
2.5.2.3 Синтезы тетрагидропиридин-2-тиолатов из кислоты Мельдрума 114
2.5.2.4 Синтезы тетрагидропиридин-2-тиолатов из 3,5-диметил-1-цианоацетилпиразола ... 117
2.5.2.5 Взаимодействие 2-цианотиоакриламидов с арилметиленмалононитрилами 121
2.6 Цианотиоацетамид и его производные в реакциях каскадной гетероциклизации. 126
2.6.1 Каскадные реакции 3-цианопиридин-2-тиолатов с малононитрилом 127
2.6.2 Каскадные реакции 3-цианопиридин-2(1//)-тионов и -тиолатов с 3-метил-7-(2-оксо-2-фенилэтил)-8-хлорметилксантином 134
2.6.3 Реакции 3-цианопиридин-2(1//)-тионов и -тиолатов с 6-бромметильными производными дигидропиримидинов Биджинелли 138
2.6.4 Синтез 7-тиа-5,8,11 с-триазаиндено[ 1,2-с]флуоренов 145
2.6.5 Синтез производных пиридо[3 ,2 :4,5]тиено[3,2-й [1,3,2]диазафосфорина 147
2.7 Синтез Л /У-содержащих гетероциклов на основе реакции Манниха 148
2.7.1 Получение пиримидо[4,3-й][1,3,5]тиадиазинов 149
2.7.2 Аминометилирование 6-оксо-3-циано-1,4,5,6-тетрагидропиридин-2-тиолатов iV-метилморфолиния 161
2.7.3 Аминометилирование 1,4-дигидропиридин-2-тиолатов 188
2.7.4 Аминометилирование 3-цианопиридин-2(1//)-тионов и -тиолатов 198
2.7.5 Аминометилирование 1-амино-2,4-дициано-4-этоксикарбонил-1,3-бутадиентиолата iV-метилморфолиния 206
2.7.6 Аминометилирование прочих циклических тиоамидов 209
2.7.7 Синтез производных 3,4,5,6-тетрагидротиено[2,3-й(]пиримидина 212
2.8 Биологическая активность синтезированных соединений 216
3 Экспериментальная часть 221
Выводы 453
Список сокращений и условных обозначений 455
Список литературы
- Методы получения 1,3,5-тиадиазинов по реакции Манниха
- Синтез конденсированных 1,3,5-тиадиазинов аминометилированием 2-меркаптоазолов (-азинов)
- Синтезы на основе реакций восстановления производных цианотиоацетамида
- Синтезы тетрагидропиридин-2-тиолатов из 3,5-диметил-1-цианоацетилпиразола
Методы получения 1,3,5-тиадиазинов по реакции Манниха
Было установлено, что направление реакции циклотиометилирования существенным образом зависит от ряда факторов: температуры, соотношения реагирующих веществ, строения исходных аминов, влияния растворителя, времени протекания реакции, порядка смешивания реагентов и т.д. [89, 90, 95, 96, 109, ПО, 112]. В целом, взаимодействие первичных аминов с сероводородом и НСНО может приводить к образованию 4-, 5-, 6- и 8-мичленных ЖДО-содержащих гетероциклических соединений.
В обзорной работе [89] отмечается, что взаимодействие алифатических аминов с H2S и НСНО приводит в основном к 1,3,5-дитиазинам (при 20-80 С и соотношении амин : H2S : НСНО 1:3:2), 1,5-дитиа-3,7-диазациклооктанам (при 0 С и соотношении 1 : (6-8) : 2) или 1,3-тиазетидинам (при 0 С и соотношении 1:2:1). Однако в ряде случаев преобладающими продуктами могут быть и 1,3,5-тиадиазины. Так, пергидро-1,3,5-тиадиазины 12 могут быть получены при обработке раствора, содержащего НСНО и продукты его конденсации с первичными аминами - предварительно приготовленным раствором 0.6 экв. H2S в формалине [113, 114]. Отмечалось, что при дальнейшей обработке НСНО и H2S тиадиазины 12 превращаются либо в смеси дитиазинов 16 с тиазетидинами («тиоформальдинами») 17, либо только в соединения 17:
С хорошими выходами 3,5-диалкилпергидро-1,3,5-тиадиазины могут быть получены взаимодействием алкиламинов с 3 экв. НСНО и избытком NaSH. Однако ґ-ВиКНг в этих условиях дает смесь тиадиазина и соответствующего 1,3,5-дитиазина, причем последний под действием ґ-ВиКНг 20 рециклизуется в тиадиазин [115]: NaSH н,0, О С, 12 h 2V
В последние годы было детально изучено взаимодействие ариламинов с системой HCHO-H2S [89, 90, 95, 96, 112, 116-118]. Как и в случае алкиламинов, строение образующихся продуктов существенным образом зависит как от соотношения реагентов, так и от температуры реакции; однако наиболее весомыми факторами, определяющими направление процесса, оказались строение ариламина и его основность [95, 96, 112, 116-118]. При проведении реакции в водно-спиртовом растворе при 0 С и соотношении ариламин : HCHO : H2S равном 2:3:1 слабоосновные нитроанилины образуют либо 1,3,5-дитиазины 16, либо их смеси с 1,5-дитиа-3,7-диазациклооктанами 18. Для ордао-замещенных анилинов характерна низкая конверсия в целом, при этом образуются преимущественно дитиазины 16. Анилин и жедаа-замещенные анилины в этих условиях склонны образовывать смеси соединений 12, 16 и 18 в различных соотношениях, при этом доля дитиазинов 16 увеличивается пропорционально времени продолжительностью реакции; полная конверсия амина достигается через 10 ч. В целом отмечается [89], что 3,5-диарилзамещенные пергидро-1,3,5-тиадиазины более стабильны, чем 3,5-диалкиланалоги, которые легко диспропорционируют с образованием дитиазинов. Наилучшие результаты в синтезе тиадиазинов были получены с газра-замещенными анилинами [95, 96, 110, 116-118], причем их активность увеличивается с ростом кислотности в ряду: и-ОМе и-Ме и-Вг -CCbEt [95]. Так, выходы тиадиазинов 12 составили 83% (для Аг = 4-ВгСбН4) и 93% (Ar = 4-ЕЮгССбНд). Однако, общий метод синтеза 3,5-диарилпергидро-1,3,5-тиадиазинов пока отсутствует - селективно и с высокими выходами они могут быть получены лишь в случае отельных анилинов и в особых условиях. Так, описан способ получения тиадиазинанов 12, тиометилированием при -5...5 С и-броманилина и о-толуидина, строго в соотношении ArNH2 : НСНО : H2S = 2:3:1 [117]. При другом соотношении исходных реагентов, с другими анилинами или же при иной температуре - селективность реакции снижается.
Тиадиазины 12, как и соединения 18 - полностью рециклизуются в соответствующие дитиазины 16 при обработке избытком тиометилирующей смеси HCHO-H2S при комнатной температуре; обратное превращение осуществить не удается [95]. Интересно отметить, что 1,3,5,7-дитиадиазоканы 18 подвергаются аналогичной рециклизации под действием окислителей с образованием производных тиадиазина [119]. Так, взаимодействие соединения 18 (Ar = Ph) с МХПБК (жедаа-хлорпербензойной кислотой) дает соответствующий тиадиазин с выходом 44%:
При проведении циклотиометилирования газра-аминобензсульфамидов и амино-бензойных кислот [96], а- и Р-аминокислот [89, 90], гидроксиламина и аминоспиртов различного строения [120, 121], а также аминофенолов [ПО, 112, 121, 122] и амино-тиофенолов [112] с помощью HCHO-H2S ни в одном из случаев не удалось выделить производные 1,3,5-тиадиазина - вместо них, как правило, образуются производные 1,3,5-дитиазина или ,7У-содержащие макроциклы. Циклотиометилирование гетероароматических аминов протекает неоднозначно [ПО, 118, 123]. Так, при 0 С тиометилирование З-амино-5-метилизоксазола приводит к соответствующему тиадиазину 12 с примесью диамина 19, тогда как при 60 С образуется термодинамически более стабильный 1,3,5-пергидродитиазин 16. Однако прочие гетероароматические амины (аминопиридины, 2-амино-6-нитробензтиа-зол, 3-аминопиразол, 2-аминотиазолы) при обработке HCHO-H2S в различных температурных режимах дают либо дитиазины 16, либо же линейные продукты тиометилирования 20: Ar
В 1898 г. Марсель Делепин описал образование продукта (CH2)sN2S2 с т.пл. 198 С в результате реакции NH? с НСНО и H2S [124, 125]. В 1931 г. было установлено, что продукту соответствует строение 3,7-дитиа-1,5-диазабицикло[3.3.1]нонана 13 [126]; позже строение соединения 13 детально изучалось с привлечением спектральных методов и PC А [97, 127-129]. Недавно взаимодействие NH? с НСНО и H2S было изучено более тщательно [120]: показано, что соединение 13 образуется в смеси с уротропином 21 и простейшим пергидродитиазином 16 (R = Н), причем относительные выходы продуктов зависят от соотношения исходных реагентов и температуры реакции. Препаративно продукт 13 может быть получен со 100%-ной селективностью и высоким выходом реакцией тиометилирующей смеси, полученной барботажем H2S через 37%-ный НСНО - с водным раствором NH4CI в мольном соотношении NH4CI : НСНО : H2S = 10 : (25-35) : (25-35), при пониженной температуре [130]. Показано, что соединение 13 обладает фунгицидным действием.
Взаимодействие гидразинов с НСНО и H2S было детально рассмотрено в работах уфимских авторов [90, 109, 112, 121, 131-136]. Как и в случае первичных аминов, реакция протекает неоднозначно. Так, циклотиометилирование простейшего гидразина (соотношение N2H4 : НСНО : H2S = 1 : 6 : 4) при 0 С в отсутствие катализаторов дает тетрациклический продукт 22, при 20 С - его смесь с соединением 23, а при 40-60 С единственным выделенным продуктом оказался дитиадиазабициклооктан 24 [121, 135]. В то же время, использование катализаторов (H2SO4 или BuONa) решительным образом меняет ход реакции, и приводит либо к бициклу 24, либо его смеси с 7У-метилиден-5-аминодитиазином 25 [121, 134].
Синтез конденсированных 1,3,5-тиадиазинов аминометилированием 2-меркаптоазолов (-азинов)
Проведенный анализ литературных данных позволяет сделать вывод о важности 1,3,5-тиадиазинов как класса гетероциклических соединений - с одной стороны, а также о перспективности исследований в области поиска направлений практического использования и разработки новых методов получения тиадиазинов - с другой. Реакция Манниха является простым и эффективным способом конструирования 1,3,5-тиадиазиновой системы в рамках однореакторного синтеза, из доступных исходных реагентов. Важным положительным моментом при получении тиадиазинов по реакции Манниха является вариабельность исходных реагентов, что позволяет варьировать строение заместителей в широких пределах. Вместе с тем, зависимость регионаправленности и селективности реакции от множества факторов делает исследования в этом направлении интересными и непредсказуемыми. Еще не раскрытый в полной мере потенциал тиадиазинов как веществ с практически важными свойствами гарантирует в будущем постоянный интерес химика-исследователя как к классу соединений в целом, так и к методам построения 1,3,5-тиадиазинового цикла с использованием реакции Манниха - в частности. (обсуждение результатов исследования) 2.1 Получение исходных реагентов
Благодаря наличию как минимум трех высокоактивных нуклеофильных центров (атом С метиленового фрагмента, атомы S и N тиокарбамоильной группы), метиленактивные тиоамиды являются удобными, многофункциональными и низкомолекулярными билдинг-блоками, пригодными для получения широкого круга ,7У-содержащих гетероциклических систем. В качестве отправной точки при синтезе разнообразных структур, представленных в настоящей работе, были выбраны метиленактивные тиоамиды 1, 2; некоторые результаты были получены с использованием дитиомалонанилида 3.
Синтез цианотиоацетамида 1 был впервые описан Ховардом (Howard) в 1956 г. [205]. Этот реагент прочно вошел в практику гетероциклического синтеза и поныне активно используется для получения широкого спектра гетероциклических соединений (обзорные работы см. [206-212]). Начиная с 80-х годов XX века, химия тиоамида 1 и его производных успешно развивается усилиями луганской школы химиков-гетероциклистов, представлять которую имеет честь соискатель. Цианотиоацетамид был получен по модифицированной процедуре Бранскилла (Brunskill) [213] пропусканием тока сероводорода через раствор малононитрила в спирте в присутствии каталитических количеств основания. З-Амино-3-тиоксопропанамиды (монотиомалонамиды) 2 получены пропусканием H2S через раствор соответствующего цианоацетамида в смеси пиридин-ЕйзМ [214, 215]. Дитиомалонанилид 3 получен взаимодействием 2 экв. фенилизотиоцианата с ацетилацетоном в присутствии этилата натрия [216]. В качестве строительных блоков для получения гетероциклических соединений были также использованы некоторые производные цианотиоацетамида 4-6. Так, З-арил-2-цианотиоакриламиды (арилметилиденцианотиоацетамиды) 4 были синтезированы
В данном разделе принята независимая нумерация структур соединений, не связанная с нумерацией в обзоре литературы (Глава 1). конденсацией тиоамида 1 с ароматическими альдегидами в присутствии каталитических количеств основания по известной методике [217]:
Тиоакриламиды 5 синтезированы взаимодействием кетонов и тиоамида 1 по модифицированной методике [218] с использованием в качестве катализатора ацетата пиперидиния вместо ацетата аммония.
Благодаря наличию нескольких функциональных групп и простоте получения представляется интересным использование 3-ариламино-2-цианопроп-2-ентиоамидов 6 как строительных блоков в гетероциклическом синтезе. Соединения 6 были впервые получены в нашей лаборатории еще в 80-х годах XX века по общей методике Вольфбайса (Wolfbeis) [219] - трехкомпонентной конденсацией первичного амина, триэтилортоформиата и цианотиоацетамида 1, хотя до настоящего времени единственным описанным в литературе методом получения тиоакриламидов 6 была реакция цианотиоацетамида с N,N -диарилформамидинами [220]. Согласно данным Н ЯМР спектроскопии, соединения 6 существуют в виде смесей ()- и ( -изомеров в различных соотношениях.
Интерес в качестве низкомолекулярных строительных блоков представляют функционально замещенные производные пиридин-2(1//)-тиона, получаемые по реакции метиленактивных тиоамидов с 1,3-диэлектрофилами. В качестве модельных соединений такого типа были выбраны 4-арил-2-оксо-5-циано-1,2,3,4-тетрагидропиридин-6-тиолаты iV-метилморфолиния 7, легко доступные по реакции цианотиоацетамида 1 с ароматическими альдегидами и кислотой Мельдрума 8 в присутствии избытка iV-метилморфолина; данная реакция протекает через стадию образования стабильных аддуктов Михаэля 9, которые без выделения могут быть превращены с хорошими выходами в тиолаты 7 при непродолжительном кипячении в этаноле [221, 222]. Нами была синтезирована небольшая библиотека из 47 соединений, отличающихся строением заместителя в положении 4 тетрагидропиридинового цикла (см. Экспериментальная часть и Раздел 2.5.2.3).
Окисление тиоамидов является одной из наиболее непредсказуемых реакций в органической химии (обзорные работы по превращением тиоамидов см. [223-225]). Строение образующихся соединений существенно зависит от строения субстрата, окислителя и условий протекания реакции. В числе продуктов реакции окисления тиоамидов наиболее часто называют амиды [223-233], аминосульфины (тиоамид- -оксиды) [234-241], 1,2,4-тиадиазолы (обзорные работы по окислению тиоамидов в тиадиазолы см. [242-246]), дисульфиды [223], бензотиазолы (в обзорах [223-225], недавние примеры см. [247-251]), а также а-кетотиоамиды [252], соли 1,2-дитиолия [253-258], 1,2,4-дитиазолы [259-265], соли 1,2,3-тиадиазолия [266]. Одним из наиболее доступных и эффективных агентов для превращения тиоамидов в амиды, 1,2,4-тиадиазолы или тиоамид- -оксиды является перекись водорода. При наличии в структуре тиоамидного субстрата других функциональных групп, способных подвергаться окислению, реакция с использованием Н2О2 представляет интерес как метод одновременной и/или селективной модификации отдельных фрагментов молекулы в one-pot условиях.
В целом, окисление органических соединений с помощью перекиси водорода достаточно широко используется в синтетической практике - в частности, для получения производных пирокатехина по реакции Дэкина, а также для эпоксидирования активированных олефинов и окислительного гидролиза нитрилов. Последнее превращение известно как реакция Радзишевского (Radziszewski) и является удобным методом конверсии нитрилов в соответствующие амиды. Гидропероксианион "ООН, легко генерируемый из перекиси водорода в присутствии сильного основания, является одним из наиболее доступных эпоксидирующих агентов и часто применяется для окисления полярных олефиновых связей по Вейцу-Шефферу. В связи с этим особый интерес в качестве субстратов для пероксидного окисления представляют соединения с фрагментом а,Р-непредельного нитрила, поскольку в этом случае атаке "ООН-анионом могут подвергаться как атом углерода нитрильной группы, так и электронодефицитный Р-углеродный атом. С этой точки зрения, привлекательными субстратами для пероксидного окисления являются производные цианотиоацетамида [210]: 2-цианотиоакриламиды (3-арил-2-циано-проп-2-ентиоамиды) 4 [213, 267] и 3-ариламино-2-цианопроп-2-ентиоамиды 6.
Синтезы на основе реакций восстановления производных цианотиоацетамида
Все полученные соединения 207a-q представляют собой белые или слегка желтоватые мелкокристаллические продукты, растворимые в ДМСО или горячем ДМФА, плохо растворимые в ацетоне и АсОН и нерастворимые в EtOH. Строение этиловых эфиров 4-арил-2-ОКСО-6-{[(3-циано пир идин-2-ил)тио] метил)-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-5-карбоновых кислот 207a-q подтверждается данными элементного анализа и спектральных исследований. Так, в ИК-спектрах соединений 207 обнаруживается полоса поглощения сопряженной C=N группы (v 2215-2230 см" ) и интенсивные полосы карбонильной группы в области v 1674-1723 см" . Широкие полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям N-H уреидного фрагмента N-C(0)-NH, наблюдаются в области v 3180-3408 см \ В Н ЯМР спектрах соединений 207 обнаруживаются сигналы протонов C(3)NH в виде дублетов или уширенных синглетов при 8 7.84-8.32 м.д. и сигналы пиримидиновых С(4)Н (дублеты при 8 5.13-5.40 м.д. (КССВ J = 2.4-4.0 Гц). Сигналы энантиотопных протонов SCH2 наблюдаются в виде двух дублетов при 8 4.50-5.09 и 8 4.62-5.20 м.д. (КССВ 2J= 11.6-13.7 Гц). Полученные пиридо[3",2":4 ,5 ]тиено[2 ,3 :5,6]пиридо[4,3-й?]пиримидины 208 представляют собой высокоплавкие темно-желтые или коричневые порошки, слабо растворимые в CF3CO2H, горячих ДМСО или ДМФА, и нерастворимые в ацетоне, АсОН или спиртах. В ряде случаев растворимость соединений оказалась недостаточной даже для регистрации спектров С ЯМР. В ИК-спектрах полициклических соединений 208 отсутствуют полосы поглощения, соответствующие -C=N группе. Вместо этого обнаруживаются широкие и интенсивные полосы, соответствующие валентным колебаниям связей фрагментов C(0)NH (v = 3375-3419 (N-H) и 1660-1697 (С=0) см"1). В Н ЯМР спектрах соединений 208 отсутствуют сигналы SCH2 и СОгЕї фрагментов. Сигналы протонов N(6)H либо не наблюдаются вследствие H-D обмена, либо проявляются как очень уширенные пики в области 8 12.05-12.60 м.д. Сигналы протонов С(4)Н несколько смещены в область слабых полей относительно аналогичных сигналов в Н ЯМР спектрах соединений 207 и проявляются преимущественно в виде уширенных синглетов в интервале 8 5.29-6.15 м.д.
Ряд соединений (207а, 207с, 207k, 2071, 207п, 207р+207р , 208а и 208е) протестирован на противомикробную активность в отношении штаммов Staphylococcus aureus АТСС 25913, Esherichia coli М-17, Bacillus subtilis АТСС 6633 и грибка Candida albicans ССМ 885 диско-диффузионным методом Кирби-Бауэра [661]; полученные результаты сравнивались с данными для 16 референтных антибиотиков и 6 референтными противогрибковыми препаратами (Таблицы 9А, 10А Приложения). Обнаружено, что ни одно из соединений не проявило заметной антибактериальной или противогрибковой активности.
В продолжение исследований в данном направлении было изучено взаимодействие 6-BrCH2-DHPMs 206a,d,e с 3-циано-1,4-дигидропиридин-2-тиолатами JV-метилморфолиния и 130{4,6} и 3-циано-1,4,5,6-тетрагидропиридин-2-тиолатами JV-метилморфолиния 1{1,16,18,32}. Обнаружено, что результат реакции 1,4-дигидропиридин-2-тиолатов 130 с 6-BrCH2-DHPMs зависит от условий ее проведения. Так, попытка алкилирования тиолата 130(2,9} соединениями 206а,е в мягких условиях в отсутствие основания не дает продуктов -алкилирования, а приводит к продукту окисления дигидропиридинового ядра - N-ариламида замещенной пиридинкарбоновой кислоты 209 в качестве единственного выделенного продукта реакции (выходы 25 и 33% соответственно). Me
Взаимодействие тиолатов 130 с б-ВгСНг-ОНРМ 206d,e соответственно в присутствии 1 экв. 10% КОН включает стадии S-алкилирования и ароматизации дигидропиридинового фрагмента и приводит к соединениям 210а,Ь. Очевидно, роль КОН заключается в усилении нуклеофильности как тиолатов 130, так и возможных интермедиатов - продуктов окисления типа 209, что в итоге благоприятствует -алкилированию. Напротив, алкилирование тетрагидропиридин-2-тиолатов 1 {1,16,32} соединением 206а, а также тиолата 7(75} соединением 206d проходит с сохранением тетрагидропиридиновой системы и образованием ожидаемых этиловых эфиров 1,2,3,4-тетрагидропиримидин-5-карбоновых кислот 211a-d соответственно. В этом случае добавление 1 экв. 10% водного КОН не влияет существенным образом на выходы и направление реакции. Поскольку алкилирующие агенты 206 и тетрагидропиридин-2-тиолаты 7 являются смесями (4R)- и (4,5)-энантиомеров в равных соотношениях, продукты взаимодействия 211a-d представляют собой смеси двух пар диастереомеров в соотношении 1 : 1 (Рисунок 45) и обнаруживают в спектрах ЯМР Н характерное удвоение сигналов.
Пары диастереомеров соединений 211a-d. По аналогии с превращением 207— 208 предполагалось, что соединения 210 и 211 представляют собой удобные объекты для каскадной гетероциклизации по Торпу-Циглеру, которая может привести к производным пиридо[3",2":4 ,5 ]тиено[2 ,3 :5,6]пиридо[4,3-й?]пиримидина 212. Однако, обработка соединений 210 и 211 сильными основаниями -избытком 10% КОН или избытком NaH в безводных ДМСО или ДМФА - не привела к ожидаемому результату: после обработки реакционной массы водой и АсОН были выделены исходные соединения. Возможными причинами устойчивости упомянутых соединений к циклизации могут быть: наличие в молекуле субстрата NH- и СН-кислотных центров, наряду с фрагментом SCH2 вступающих в конкурирующие реакции депротонирования, а также пространственные затруднения, препятствующие запуску каскадного процесса.
Соединения 210 и 211 представляют собой белые или бежевые мелкокристаллические порошки, нерастворимые в EtOH, малорастворимые в ацетоне, умеренно растворимые в ДМСО и ДМФА. В спектрах ЯМР Н соединений 210 отсутствуют сигналы протонов 1,4-дигидропиридиновой системы (Н-4 и N(l)H). Удвоенный набор всех сигналов в ЯМР н спектрах соединений 211 свидетельствует об образовании в ходе реакции всех четырех возможных стереоизомеров этих продуктов.
Для синтезированных соединений 210а и 211a,b,d была изучена противомикробная активность по отношению к штаммам S.aureus АТСС25913, E.coli М-17, B.subtilis АТСС 6633, Calbicans ССМ 885 с использованием стандартного диско-диффузионного метода Кирби-Байера [661]. В качестве референтных стандартных образцов были использованы фунгициды клотримазол и нистатин, а также антибактериальные препараты доксициклин, азитромицин, стрептомицин и ципрофлоксацин. Результаты представлены в Таблице 13. Таблица 13. Результаты оценки антибактериальной и фунгицидной активности соединений
Синтезы тетрагидропиридин-2-тиолатов из 3,5-диметил-1-цианоацетилпиразола
Атом азота N1 имеет пирамидальную конфигурацию, сумма валентных углов центрированных на атоме составляет 344.7 (А), 349.8 (В). Заместители при атомах СІ, С2 и N1 имеют экваториальную ориентацию (торсионные углы C4-S1-C1-C7 139.98(15) (А), 131.00(15) (В), S1-C1-C2-C14 -172.61(14) (А), -163.25(14) (В) и N2-C6-N1-C21 178.98(18) (А), 169.30(17) (В)). Нитрильная группа находится в аксиальном положении (торсионный угол N2-C4-C3-C20 -101.5(2) (А), -100.4(2) (В)). Молекулы А и В отличаются ориентацией фенильного заместителя при атоме N1, который находится в -ас конформации в молекуле А и в -sc конформации в молекуле В относительно идеализированного положения неподеленной пары электронов атома азота (торсионный угол C22-C21-N2-Lp(Nl) -122 (А), -61 (В)). Развороту заместителя способствует отталкивание между атомами водорода в орто-положениях (укороченные внутримолекулярные контакты Н26.. Нба 2.19 А (А), 2.23 А (В) и Н22.. Н5а 2.17 А (А, В) (сумма ван-дер-ваальсовых радиусов 2.32 А [687]). Также в молекуле присутствуют укороченные внутримолекулярные контакты между атомом водорода при С1 и атомами водорода в орто-положениях фенильных заместителей при С2 и С7 (HI.. Н9 2.22 А (А), 2.13 А (В) и Н1...Н15 2.29 А (А), 2.24 А (В)). Кристаллы соединения 293g состоят из чередующихся слоев молекул А и В параллельных плоскости (0 0 1). При этом слои А и В имеют различное строение. Общим для молекул А и В является образование центросиммет-ричных димеров за счет водородных связей между карбонильной группой и метиленовыми атомами водорода (С5-Н5а...01 [i: -x,l-y,l-z] (Н...0 2.31 А, С-Н...0 152) в слое А и С6-H6b...01" [ii: 1-х, 1-у,-z] (Н...0 2.45 А, С-Н...0 141)). В слое А молекулы связаны также водородными связями С16-Н16...ШИ [ii: l-x,-y,l-z] (H...N 2.58 A, C-H...N 136) и C-Н...я контактами С6-Н6а...С11ш [iii: -l+x,y,z] (Н...С 2.89 А, С-Н...С 135) и C12-H12...C16iv [iv: l-x,l-y,l-z] (Н...С 2.89 А, С-Н...С 158). В слое В молекулы связаны межмолекулярными водородными связями C1-H1...N3V [v: 2-x,l-y,-z] (H...N 2.53 A, C-H...N 158) и C9-H9...N3V (H...N 2.52 A, C-H...N 157) и C-Н...я контактами С13-Н13...С26И (H...C 2.87 A, C-H...C 179), C26-H26...C10vi [vi: -l+x,l+y,z] (H...C 2.87 A, C-H...C 154) и C6-H6b...C24vii [vii: 1-x,2-y,-z] (H...С 2.78 A, C-H...С 133).
Результаты исследований, рассмотренных в разделе 2.7, дают возможность сформулировать общие положения и закономерности протекания реакции Манниха в ряду производных метиленактивных тиоамидов:
1) Ациклические производные цианотиоацетамида 1 - тиоакриламиды 4 и 5 -реагируют по каскадному механизму ІМ-аминометилирования/аза-МихазляЛ ІУ-диаминометшшрования, образуя пиримидо[4,3-й][1,3,5]тиадиазины. Это направление является общим для всех соединений такого типа, а также для циклических соединений ряда тетрагидропиридина и 4//-тиопирана, которые склонны к рециклизации с образованием тиоакриламидов 4. Наиболее перспективным для получения пиримидо-1,3,5-тиадиазинов с препаративных позиций является многокомпонентный подход, основанный на реакции альдегидов, аминов, НСНО и цианотиоацетамида. Аномально реагирует (2 ,4)-5-фенил-2-цианопента-2,4-диентиоамид 4п - в этом случае имеет место более глубокое аминометилирование с образованием производного пиримидо[4 ,5 :4,5]пиридо[2,1-й][1,3,5]тиадиазина. Так или иначе, ациклические тиоамиды при обработке RNH2-HCHO реагируют как ,7У-бинуклеофилы с замыканием 1,3,5-тиадиазинового цикла.
2) Модельные тетрагидропиридин-2-тиолаты 7 в аналогичных условиях реагируют аналогично с образованием производных пиридо[2,1-й][1,3,5]тиадиазина. Данная реакция исследована детально: обнаружено, что выходы зависят в основном от строения и субстрата, и аминного компонента, менее зависят от условий реакции. Другие альдегиды (помимо НСНО) в реакцию ввести не удалось, за исключением особого типа взаимодействия тиолатов 7 с аминами и а,а-диалкилацетальдегидами, которое приводит к производным тиазоло[3,2-а]пиридина. Введение акцепторного заместителя в положение 5 тетрагидропиридинового кольца кардинально меняет регионаправленность реакции Манниха в сторону образования продуктов С(3),С(5)-диаминометилирования - 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов. Однако в этом случае более важную роль начинают играть такие факторы, как условия реакции, природа противоиона в молекуле исходного тиолата, природа амина и количество вводимого в реакцию формалина - в отдельных случаях могут быть получены как производные пиридо[2,1-й][1,3,5]тиадиазина, так и производные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нон-3-ена. В целом можно заключить, что нуклеофильность положения С-5 в случае 1,4,5,6-тетрагидропиридин-2-тиолатов определяет регионаправленность реакции Манниха. 1,4-Дигидропиридин-2-тиолаты с аминогруппой в положении 6 реагируют одновременно как N,N- и С(3),С(5)-бинуклеофилы, образуя трициклическую систему 3,5,7,11-тетраазатрицикло[7.3.1.0 ]тридец-2-ена. Данная реакция носит общий характер для 6-амино-1,4-дигидропиридин-2-тиолатов. В случае дегидрированных аналогов имеет место іУ.іУ-диаминометилирование с образованием пиридо[1,2-а][1,3,5]триазинов; в случае менее активных аминов образуются продукты конкурирующей реакции конденсации 6-амино-2-тиоксопиридинов с НСНО - дипиридо[1,2-а:Г,2 -е][1,3,5,7]тетразоцины. В отсутствие аминогруппы в молекуле субстрата имеет место /У-диаминометилирование с образованием пиридо[2,1-й][1,3,5]тиадиазинов, которое может сопровождаться параллельными процессами при наличии С-нуклеофильных центров. В целом можно отметить, что С- и N-аминометилирование являются доминирующими направлениями в этой реакции, тогда как S-аминометилирование реализуется в последнюю очередь. 2.8 Биологическая активность синтезированных соединений Согласно некоммерческому соглашению (ID 1539) между лабораторией «ХимЭкс» и Национальным институтом аллергических и инфекционных болезней (NIAID, Bethesda, USA) в рамках программы TAACF (Tuberculosis Antimicrobial Acquisition and Coordinating Facility) для ряда соединений был проведен прескрининг на выявление противотуберкулезной активности. Исследование проводилось на штамме Mycobacterium tuberculosis H37Rv (АТСС 27294) в среде ВАСТЕС 12В в микропланшете с использованием красителя Alamar Blue (тест МАВ А - Microplate Alamar Blue assay) [751]. Ингибирующую концентрацию, которая подавляет рост культуры штамма Mycobacterium tuberculosis H37Rv на 50% и 90%, рассчитывали как минимальную концентрацию вещества, которая приводит к уменьшению флуоресценции на 50% и 90% относительно контроля. Полученные результаты представлены в Таблице 23А (Приложение А). Суммарно, из 100 испытанных соединений 78 обнаружили слабую противотуберкулезную активность, 22 образца оказались неактивными (ICso 100 мкг/мл). Наиболее высокой противотуберкулезной активностью обладает соединение 43d с ингибирующими концентрациями IC90 =11.6 мкг/мл и IC50 = 6.85 мкг/мл (по критериям, принятым в программе TAACF, вещество считается активным, если IC90 10 мкг/мл). Противовирусная активность ряда соединений была изучена в отношении вирусов клещевого энцефалита (ВКЭ), Повассан и Омской геморрагической лихорадки (ВОГЛ) в сотрудничестве с коллегами из ФГБОУ ВО МГУ имени М. В. Ломоносова и ФГУП 11И11ВЭ им. М. П. Чумакова РАМН. Моделирование сайта связывания протеинов проводили с использованием программы Modeller 9.10. Молекулярный докинг библиотеки из 5886 соединений («ХимЭкс», Луганск) был выполнен к.х.н. Осолодкиным Д. И. (МГУ имени М. В. Ломоносова) с помощью программы FRED 2.2.5 (OpenEye Scientific Software Inc.) [752]. Визуальный анализ пространственных структур был выполнен с помощью программ VIDA 4.1 (OpenEye Scientific Software Inc.). Предсказанные модели связывания для Е-белка вируса Повассан были просчитаны шестью расчетными функциями, реализуемыми в FRED. Список из 500 структур-кандидатов был проанализирован по каждой функции, и соединения, попавшие в списки хитов по 3 вариантам расчета (всего 201 структура) - были отобраны для дальнейшего анализа. Для этих соединений был выполнен докинг по моделям Е-белков ВКЭ и ВОГЛ. Предсказанные модели связывания были оценены визуально, и неприемлемые соединения (образующие водородные связи, или принадлежащие к редко представленным классам) были исключены из рассмотрения. Конечный список соединений включал 89 структур, относящихся к двум классам - 1,4-дигидропиридинам 136 и пиридо[2,1-й][1,3,5]тиадиазинам 229. Для этих соединенней были получены данные острой (24 ч) и хронической (7 суток) цитотоксичности на культуре клеток почки эмбриона свиньи (СПЭВ). Для большинства соединений полученные значения CCso намного превышали 10 мкМ. Антивирусная активность соединений-хитов оценивалась в концентрации 10 мкМ с помощью теста на 50% подавление бляшкообразования (plaque reduction test PRT50) на культурах клеток СПЭВ, инфицированных штаммами переносимых клещами флавирусов ВКЭ, Повассан и ВОГЛ, описанных в таблице 16: