Введение к работе
Актуальность темы. Производные пиримидина и, в первую очередь, компоненты нуклеиновых кислот привлекают пристальное внимание в качестве базовых объектов для создания новых биологически активных препаратов. Основой использования именно этих гетероциклических соединений в медицинской химии служат две фундаментальные гипотезы о возможности их действия как ингибиторов синтеза нуклеиновых кислот в инфицированных клетках или транспортных молекул, осуществляющих доставку фармакофорных групп к ингибируемой биологической мишени. Первое обеспечивается встраиванием фосфорилированного аналога природного пиримидина в нуклеотидную последовательность, а второе – способностью проникать через клеточные мембраны в минимально измененном виде. Примерами лекарственных препаратов, созданных с привлечением указанных гипотез, служат 5-фторурацил и 5-ди(2-хлорэтил)амино-6-метилурацил, которые применяются в химиотерапии злокачественных новообразований. Несмотря на то, что 2-амино-4(3Н)-пиримидинон – изостерический аналог цитозина – не входит, подобно урацилу, в число обязательных компонентов нуклеиновых кислот, его структура также неоднократно подвергалась химической модификации. Итогом этого явилось обнаружение двух групп биологически активных соединений: 5,6-дизамещенных изоцитозинов, сильных низкомолекулярных индукторов интерферона и специфических антивирусных агентов, и 2-гидразинопиримидинов и их производных, сравнимых по уровню противотуберкулезной активности с гидразидом (пиридин-4-ил)карбоновой кислоты («Изониазидом»). С учетом возрастающей резистентности вирусов и микобактерий туберкулеза к существующим препаратам соответствующего действия полученные результаты приобретают особое значение и могут служить отправной точкой углубленных исследований, направленных на изыскание новых биологически активных веществ среди указанных соединений. Необъяснимое отсутствие сведений о проведении таковых в литературе последних лет, с одной стороны, вызывает крайнее удивление, а с другой создает несомненный прецедент для их реализации.
Цель работы состояла в разработке унифицированных путей синтеза новых моно- и полициклических производных 2- и 4-амино(гидразино)пиримидинов и последующем изучении их биологической активности. Для достижения поставленной цели предстояло обеспечить решение следующих задач:
синтезировать реакционноспособные соединения из означенных классов гетероциклов;
исследовать трансформации синтезированных соединений под действием выбранных реагентов и достоверно установить структуру образующихся продуктов и предпочтительных форм их существования с помощью совокупного применения современных физико-химических методов анализа;
подвергнуть расширенному биологическому скринингу целевые гетероциклы с привлечением объектов бактериального, микобактериального и грибкового происхождений и выявить факторы, ответственные за проявление ими определенных видов активности.
Научная новизна.
1. Исследованы прототропная таутомерия и химические превращения 2-амино-6-метил-4(3Н)-пиримидинонов и их производных, отличные от описанных типов гетероциклизации в имидазо[1,2-a]пиримидины:
установлен факт равновесия между 4-оксо-3,4-дигидро- и 4-гидроксиформами в водном растворе, смещающегося в сторону первой при уменьшении полярности среды;
обнаружена внутримолекулярная перегруппировка 6-метил-2-[2-(фенилкарбамоилокси)-этил]амино-4(3Н)-пиримидинона в 2-(2-гидроксиэтил)амино-6-метил-5-фенилкарбамоил-4(3Н)-пиримидинон под действием хлороводородной кислоты;
выявлены причины селективного N3-метилирования 2-(2-гидроксиэтил)амино-6-метил-4(3Н)-пиримидинона в растворителях-донорах водородной связи и образования смеси продуктов N3- и O-метилирования в координирующих растворителях;
подтверждено участие атома N1 в протонировании продуктов аминирования 2-(2-ацетоксиэтил)амино-6-метил-4-хлорпиримидина ароматическими аминами в соотношении субстрат-реагент 1:1.
2. Изучены химические трансформации гидразонов 6-метилурацила, его 2-метилтиопроизводного и их аналогов, не включающие известную гетероциклизацию в 1,2,4-триазоло[4,3-a]- или -[1,5-a]пиримидины:
осуществлен синтез 4-арилиден-1-(4-оксо-3,4-дигидропиримидин-2-ил)-5(4Н)-пиразол-онов непосредственной циклоконденсацией (4-оксо-3,4-дигидропиримидин-2-ил)гидр-азонов этилацетоацетата с ароматическими альдегидами в присутствии основания;
установлен механизм термической деструкции (3,6-диметил-4-оксо-3,4-дигидро-пиримидин-2-ил)гидразона этилацетоацетата с трансформацией субстрата в 4,7-диметил-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидин-5(4Н)-он;
обнаружена внутримолекулярная перегруппировка 2-бензилиденгидразино-4,6-диметил-пиримидина в 2-гидразино-4-метил-6-(2-фенилэтенил)пиримидин в условиях кислотного гидролиза субстрата;
определена последовательность ионизации 6-метил-2-(3-метил-5-оксо-2,5-дигидро-пиразол-1-ил)-4(1Н)-пиримидинона как двухосновной СН-кислоты и выявлено направление присоединения его моноаниона к 5-бензилиден-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-пиримидинтриону в реакции Михаэля;
рассмотрены причины образования продуктов электрофильного замещения в 5-гидрокси-3-метил-1-(6-метил-2-метилтиопиримидин-4-ил)пиразоле с исключительным участием пятичленного кольца субстрата;
показана реакционная способность тиоамидной группы 1-(3,6-диметил-4-оксо-3,4-дигидропиримидин-2-ил)тиосемикарбазидов в синтезе тиазолов по Ганчу и установлена предпочтительная таутомерная форма существования возникающих при этом 2-(4-арилтиазол-2-ил)-1-(3,6-диметил-4-оксо-3,4-дигидропиримидин-2-ил)гидразинов.
Практическая значимость.
1. Разработан унифицированный способ получения 2-амино-5-бром-6-метил-4(3Н)-пиримидинонов, содержащих алкильные, циклоалкильные и аралкильные заместители у экзоциклического атома азота, бромированием соответствующих 2-амино-6-метил-4(3Н)-пиримидинонов in situ;
2. Предложен метод синтеза 2-гидразино-4-оксо-3,4-дигидроциклопента[d]пиримидина, который не требует использования 2-метилтиоциклопента[d]пиримидин-4(3Н)-она в качестве исходного субстрата;
3. Усовершенствован способ получения 6-метил-2-(3-метил-5-оксо-2,5-дигидропиразол-1-ил)-4(1Н)-пиримидинона, исключающий необходимость предварительного генерирования (6-метил-4-оксо-3,4-дигидропиримидин-2-ил)гидразона этилацетоацетата;
4. Выявлены сильные ингибиторы роста клеток микобактериальных (Mycobacterium smegmatis) и бактериальных (Stapylococcus aureus) культур в ряду 2-амино-4-галоген-ариламино-6-метилпиримидинов c варьируемыми заместителями в положении 2 гетерокольца и в ароматическом фрагменте и определены факторы, ответственные за проявление этими соединениями ингибирующих свойств.
5. Синтезированы 4-ариламинометилен-3-метил-1-(6-метил-4-оксо-3,4-дигидропирими-дин-2-ил)пиразол-5(4Н)-оны, которые обладают значительным ингибирующим действием в отношении микобактерий туберкулеза штамма H 37 Rv;
6. Осуществлена передача 2-бензиламино-4-(4-йодфенил)амино-6-метилпиримидина и наиболее активных его производных для расширенного предклинического тестирования, в том числе для определения величин острой и хронической токсичности полученных соединений.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на:
конференции «Наукоемкие химические технологии». Волгоград, 2004;
VIII молодежной научной школе-конференции по органической химии. Казань, 2005;
XI международной конференции «Наукоемкие химические технологии». Самара, 2006;
научно-практической конференции, посвященной 182-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ). Санкт-Петербург, 2010.
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 17 статей в Журнале общей химии и тезисы 4 докладов на конференциях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 350 страницах и состоит из введения, аналитического обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Работа содержит 36 таблиц и 33 рисунка. Список использованной литературы включает 244 источника.
