Содержание к диссертации
Введение
1. Нексантиновые антагонисты аденозиновых рецепторов, рассмотрение реакционной способности азолопиримидонов в реакции хлордезоксигенирования и подходы к синтезу азолопуринов (литературный обзор)
1.1. Нексантиновые антагонисты аденозиновых рецепторов 8
1.1.1 Триазолопиримидины и триазолопиразины в качестве антагонистов АР 9
1.1.2 Триазолотриазины в качестве антагонистов АР 32
1.1.3 Трициклические азотсодержащие гетероциклические системы в качестве антагонистов АР 1.2. Условия проведения реакции хлордезоксигенирования в ряду азолопиримидонов 69
1.3. Подходы к синтезу азолопуринов .79
2. Азолопурины и нитроазолопиримидины в качестве перспективных биологически активных молекул (обсуждение результатов) 81
2.1. Подходы к синтезу триазолопуринов через промежуточное образование 6-галоген-, 6-азо-,6-амино-триазолопиримидинов 81
2.2. Разработка эффективного синтетического подхода к производным 8-алкилтриазоло[5,1-b]пуринов
2.2.1. Нитропроизводные триазолопиримидинов 87
2.2.2. Вицинальные диаминопроизводные триазолопиримидинов 95
2.2.3. Аннелирование имидазольного фрагмента
2.3. Тиадиазоло[3,2-a]пиримидины 100
2.4. Тетразоло[1,5-a]пиримидины 108
2.5. Работы по внедрению нового противовирусного препарата «Триазид» 113
2.6. Биологическая активность синтезированных гетероциклов
2.6.1. Активность в отношении сепсиса 125
2.6.2. Противодиабетическая активность 130
3. Экспериментальная часть .134
Заключение 169
Список литературы 1
- Триазолопиримидины и триазолопиразины в качестве антагонистов АР
- Условия проведения реакции хлордезоксигенирования в ряду азолопиримидонов
- Разработка эффективного синтетического подхода к производным 8-алкилтриазоло[5,1-b]пуринов
- Работы по внедрению нового противовирусного препарата «Триазид»
Введение к работе
Актуальность и степень разработанности темы исследования. Направленный поиск и конструирование соединений с широким спектром полезной биологической активности в качестве основы для создания новых лекарственных препаратов является одной из важнейших задач органической химии. На сегодняшний день одним из наиболее крупных классов структур с такими свойствами являются гетероциклические соединения, однако современные способы получения биологически активных гетероциклов представляют собой многоступенчатые синтезы с использованием нетривиальных реагентов, что приводит к высокой стоимости конечной субстанции лекарственного средства. Кроме того, существующие методики отличаются низкой селективностью, что само по себе означает удорожание продукта, а также приводит к сложной отчистке конечной субстанции от изомерных примесей. Таким образом, разработка селективных методов синтеза известных биологически активных структур и поиск новых молекул, несущих полезные фармакологические свойства, представляют самостоятельный интерес.
С этой точки зрения одним из интересных классов гетероциклов являются нитроазолопиримидины, содержащие мостиковый атом азота в качестве важного структурного элемента. Как правило, в литературе соединения этого класса рассматриваются в качестве структурных аналогов природных нуклеозидов пуринового ряда, соответственно, основное внимание исследователи уделяют реакциям алкилирования по гетероциклическим атомам азота с целью получения аномальных нуклеозидов. При этом совершенно неисследованными остаются такие важные синтетические приемы химии гетероциклов как хлордезоксигенирование и деструкция циклов. Однако именно с помощью указанных модификаций возможен селективный синтез структур с потенциально высокой биологической активностью ряда азолопуринов. При этом ценность нитроазолопиримидинов не ограничивается рассмотрением их в качестве предшественников азолопуринов: структурное сродство с нексантиновыми ингибиторами аденозиновых рецепторов и ненуклеозидными противовирусными препаратами позволяет рассматривать их в качестве основы для создания препаратов с активностью в отношении таких социально-значимых заболеваний как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, сепсис и грипп.
Целью работы является разработка методов синтеза сопряженных гетероциклических систем ряда нитроазолопиримидинов и азолопуринов на основе доступных азолопиримидонов: 1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинов,1,3,4-тиадиазоло[3,2-a]пиримидинов и 1,2,3,4-тетразоло[1,5-a]пиримидинов, а также исследование строения, возможностей дальнейшей функционализации и аспектов практического применения новых синтезированных соединений. Кроме того, цели работы включают внедрение кандидата в лекарственные препараты с противовирусным действием в отношении гриппа и низкой цитотоксичностью ряда солей 6-нитро-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
разработать методы хлордезоксигенирования нитроазолопиримидонов, выделения хлоргетероциклов и последующего нуклеофильного замещения атома галогена на алкиламины;
осуществить поиск удобных методов восстановления нитрогруппы в полученных структурах для синтеза вицинальных диаминопроизводных азолопиримидинов;
разработать методы аннелирования имидазольного фрагмента с целью синтеза
8-алкилтриазоло[5,1-b]пуринов из вицинальных аминопроизводных азолопиримидинов;
исследовать структуру и физико-химические свойства синтезированных соединений;
оценить биологическую активность синтезированных гетероциклов;
проанализировать данные по противовирусной активности солей 6-нитро-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинов и выбрать наиболее перспективную структуру в качестве основы для создания нового лекарственного препарата;
разработать масштабируемый метод синтеза выбранной соли 6-нитро-1,2,4-
триазоло[1,5-a]пиримидина и провести наработку достаточного количества субстанции с целью
выведения кандидата в лекарственные препараты на клинические испытания.
Научная новизна и теоретическая значимость:
Исследовано влияние различных третичных аминов в качестве активаторов при проведении реакции хлордезоксигенирования в ряду 6-нитро-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидонов;
предложены подходы к синтезу 6-нитро-7-алкиламино-1,2,4-триазоло[1,5-a] пиримидинам, 6-нитро-7-алкиламино-1,2,3,4-тетразоло-[1,5-a]пиримидинам, а также 2H-5-алкиламино-6-нитро-1,3,4-тиадиазоло[3,2-a]пиримидин-7-онам;
кроме того, разработаны методы синтеза 6,7-диамино-1,2,4-триазоло[1,5-a] пиримидинов, а также, на их основе, 8-алкилазоло[5,1-b]пуринов;
исследовано влияние различных третичных аминов в качестве активаторов при проведении реакции хлордезоксигенирования в ряду 6-нитро-1,2,4-триазоло[1,5-a] пиримидонов;
показано, что некоторые из полученных соединений обладают рядом полезных биологических свойств, в том числе в отношении различных мишеней, воздействие на которые оправдано в рамках терапии сахарного диабета, in vitro. Кроме того, некоторые структуры ряда нитротриазоло[1,5-a]пиримидинов продемонстрировали активность в отношении септического шока и вируса гриппа in vivo.
Практическая ценность работы:
Разработаны препаративные методы синтеза производных 6-нитро-7-алкиламино-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинов, 2H-5-алкиламино-6-нитро-1,3,4-тиадиазоло[3,2-a] пиримидин-7-онов и 6-нитро-7-алкиламино-1,2,3,4-тетразоло[1,5-a]пиримидинов, представляющих интерес с точки зрения структурного сродства с существующими антагонистами аденозиновых рецепторов;
кроме того, на основании указанных структур были синтезированы 8-алкилтриазоло[5,1-b]пурины и 5-аклилтиадиазоло[3,2-a]пурин-8-оны, которые являются структурными аналогами природных нуклеозидов и представляют интерес с точки зрения их потенциальной противовирусной активности. Полученные 5-алкилтиадиазолопурины являются так же предшественниками существующих аномальных нуклеозидов ряда фамцикловира, а разработанные методы их получения открывают возможность для региоспецифического синтеза таких нуклеозидов;
выявлено, что синтезированные производные проявляют противовирусную и противосептическую активность in vivo, а так же антигликирующую активность in vitro. При этом для 5-метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинида L-аргининия моногидрата, т.н. «Триазида», был выполнен весь комплекс работ для выведения субстанции на клинические истытания, в результате чего, на данный момент, «Триазид» успешно прошел первую стадию клинических испытаний.
Личный вклад автора состоял в сборе, систематизации и анализе литературных данных по синтезу и свойствам азолопуринов, а также по реакционной способности азолопиримидонов в реакции хлордезоксигенирования и биологической активности азотсодержащих ди- и три-циклических гетероциклов в отношении аденозиновых рецепторов, проведении экспериментальных синтетических исследований, обработке и обсуждении полученных результатов, подготовке публикаций.
Методология и методы диссертационного исследования основаны на анализе литературных данных, квантово-химическом моделировании структуры новых гетероциклов, направленном органическом синтезе, использовании катализаторов при проведении синтеза органических соединений. Все вновь полученные соединения охарактеризованы необходимым набором физико-химических (температуры плавления, элементный анализ) и спектральных данных (спектры ЯМР, включая двумерные корреляционные спектры). Для ряда соединений
строение доказано методом рентгеноструктурного анализа.
Положения, выносимые на защиту:
– методы получения нитросодержащих алкиламиноазолопиримидинов с помощью реакции хлордезоксигенирования и нуклеофильного замещения галогена;
– результаты исследования влияния различных третичных аминов на течение реакции хлордезоксигенирования;
– методы получения триконденсированных гетероциклов группы триазоло[5,1-b]
пуринов и тиадиазоло[3,2-a]пуринов;
– результаты работ по внедрению субстанции кандидата в новые лекарственные препараты «Триазида»;
– данные по структуре и физико-химическим свойствам синтезированных гетероциклов;
– анализ квантово-химических расчетов в отношении сродства к рецептору А2а, а также результатов биологических испытаний в отношении сепсиса in vivo, противодиабетической активности in vitro и противовирусной активности некоторых синтезированных гетероциклов.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 2 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ, а так же 6 тезисов и материалов докладов на международных конференциях.
Апробация результатов. Основные результаты были представлены на конференциях: 18th European Symposium on Organic Chemistry (Франция, Марсель, 2013), XXIII International Symposium on Medicinal Chemistry (Португалия, Лиссабон, 2014), 2nd Russian Conference on Medicinal Chemistry (Новосибирск, 2015), Frontiers in Medicinal Chemistry 2015 (Бельгия, Антверпен, 2015), 1st European Young Chemists Meeting (Португалия, Гимарайнш, 2016), International symposium on medicinal chemistry 2016 (Манчестер, Великобритания, 2016).
Объем и структура работы. Диссертация выполнена на 182 страницах, состоит из введения, трех глав: аналитический обзор (глава 1), обсуждение результатов (глава 2), экспериментальная часть (глава 3) и выводов. Диссертация содержит 79 схем, 65 таблиц, 18 рисунков. Библиографический список цитируемой литературы содержит 113 наименования.
Благодарность. Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность доценту, к.х.н. Ельцову О.Н. (Уральский Федеральный Университет, г. Екатеринбург) за проведения исследований спектроскопии ЯМР, к.х.н. Слепухину П.А. (Институт органического синтеза УрО РАН, г. Екатеринбург) за проведение рентгеноструктурных исследований, к.х.н. Баженовой Л.Н. (Институт органического синтеза УрО РАН, г. Екатеринбург) за проведение исследований по элементному анализу, исследовательской группе под руководством академика, д.х.н. Киселева О.И. (НИИ Гриппа, г. Санкт-Петербург) за проведение расчетов сродства к А2а аденозиновому рецептору in silico, а так же исследования биологической активности ряда синтезированных структур в отношении септического шока in vivo, исследовательской группе под руководством академика, д.х.н. Спасова А.А. (Государственный медицинский университет, г. Волгоград) за исследования биологической активности ряда синтезированных структур в отношении противодиабетических мишеней in vitro, коллективу технологической группы под руководством Артемьева Г.А. (Институт органического синтеза УрО РАН, г. Екатеринбург) за совместную работу по наработке субстанции «Триазида» для клинических испытаний.
Триазолопиримидины и триазолопиразины в качестве антагонистов АР
Как упоминалось выше, одним из наиболее перспективных антагонистов АР является соединение тризолотриазиновой структуры ZM-241385 демонстрирующее высокое значение сродства к рецептору А2а (Ki = 0.95 нМ) и селективность в 1000 раз по рецептору А1, 91 по рецептору А2b, 500000 по рецептору А3. Один из ключевых недостатков данного кандидата в лекарственные средства – низкая биоактивность при введение перорально. Кроме того, наличие -незамещенного фурильного фрагмента может приводить к метаболитическому окислению последнего в высокореакционноспособные альдегиды, которые, безусловно, способствуют повышению токсичности. На основании этого многими исследовательскими коллективами были предприняты попытки модифицировать перспективную структуру, сохранив высокое сродство к рецептору и селективность, но при этом убрав присущие ZM-241385 недостатки.
В одной из ранних работ [8] авторы заменили фенольный фрагмент в структуре ZM-241385 на пиперазиновый, варьируя длину алкильной цепочки и ароматические заместители при атоме азота в пиперазиновом цикле. Было показано, что двухуглеродная цепь превосходит трехуглеродную в отношении сродства к рецептору А2а. Кроме того, 2,4-замещение в фенильном фрагменте приводит к структурам с более высоким сродством к А2а рецептору и селективностью, чем соответствующее 2,4,6-замещение. Метилирование же вторичной аминогруппы, связанной с триазолотриазиновой системой, привело к двукратному снижению константы ингибирования и увеличению селективности в отношении А1 рецептора в два-три раза L338, L339 (Таблица 24). Таблица 24 – соотношение «структура-активность» для соединений L332-L3 NH2N N N \ /U ji - Г/ N N NЬ і
В другой работе [9] был синтезирован ряд структур с N-замещенным пиррольным фрагментом L340-L347 с умеренной активностью по А2а рецептору, но невысокой селективностью (Таблица 25). Таблица 25 – соотношение «структура-активность» для соединений L340-L3 NH2V-N Rj\2 № Ri R2 Ki (нМ) № Ri R2 Ki (нМ) A2a Ai A2a Ai L340 H Cl 18 250 L344 H Cl - Cl 60 250 L341 H ОС4 F 6 250 L345 H O-N 25 250 L342 H ОС 39 250 L346 H 4 250 L343 H or4 37 250 L347 CH3 O-N 12 250 В публикации 2004 года [10] постулируется, что ключевая стадия в метаболитическом расщеплении ZM-241385 и подобных структур – N-деалкилирование, что влияет, в том числе, и на невысокую биоактивность при введении указанного соединения перорально (Схема 5). A2a Ki = 3.6 nM F A1 Ki = 427 nM L349 Для устранения этого недостатка был синтезирован ряд систем с бициклическими пиперазинами, которые, помимо отсутствия возможности деалкилирования, должны сохранять свою пространственную конфигурацию, что, как утверждают авторы, часто коррелирует с повышенной биоактивностью при введении перорально (Таблица 26). Таблица 26 – соотношение «структура-активность» для соединений L350-L3 NH2 № R Ki (нМ) № R Ki (нМ) A2a Ai A2a Ai L350 5000 NA L355 OH 45 660 L351 12 860 L356 NH2 16 500 L352 30 1200 L357 OH 71 6100 L353 46 500 L358 NH2 2 3500 L354 490 1000 L359 )HO 3 1300
На основании полученных данных исследователи отмечают, что пространственная структура пиперазинового заместителя влияет на сродство к рецептору и селективность, поскольку разница между цис- и транс-производными очевидна из полученных данных по сродству к А2а рецептору. Развивая это направление, авторы заметили, что в серии веществ L360-L362 7-цис-производные были более селективны и имели большее сродство к рецептору, чем 7-транс- и 6-цис-гетероциклы (Схема 6). В заместителе R фторированные фенильные фрагменты оказались более предпочтительными, чем соответствующие производные, содержащие метоксигруппу. Схема 6 NH2 OR L361 NH2 N N „ о О NH2 о OR L362 L360 R = Ar; Het Авторы отмечают, что в серии L363 монозамещенные амины (R1 или R2 = H) превосходят дизамещенные (R1, R2 H) по сродству к А2а рецептору (Схема 7). Константу ингибирования удалось снизить в случае дизамещенных аминов при введении к атому азота полярных групп, например, пиразолил или фурфурил. Схема 7 NH2 N L363 Rl R2 R = Ar, HetAr NH2 H В случае структур L364 цис-производные так же превзошли транс-пиперазины по константам ингибирования А2а рецептора. Кроме того, авторы отметили, что 3,5-дифторфенил замещенное производное предпочтительнее, чем 2,4-замещенное, в смысле сродства к рецептору А2а (Схема 8). Схема , І N ,N R L364 R = Ar, HetAr В другой работе [24] был синтезирован ряд аналогов ZM-241385, проведены биологические испытания и проанализировали полученные результаты (Таблица 27). Так аналог ZM-241385 лишенный гидроксильной функции L368 продемонстрировал увеличение сродства к А1 рецептору в 40 раз, при этом сродство к А2а рецептору практически не снизилось – из этого можно заключить, что селективность ZM-241385 основана именно на наличие фенольного гидроксила в молекуле. Среди бензильных производных наилучший результат продемонстрировало 3-хлорпроизводное L373 с константой ингибирования по А2а в 5.5 нМ, однако данное соединение оказалось лишено селективности. С другой стороны, гетероцикл с третичной аминогруппой L380 продемонстрировал уменьшение сродства ко всем типам АР. Кроме того, пиразолотриазиновая структура L366 продемонстрировала снижение сродства к А2а и увеличение активности по Аі рецептору, что свидетельствует о важном вкладе одного из триазольных атомов азота в процесс связывания с А2а рецептором.
Условия проведения реакции хлордезоксигенирования в ряду азолопиримидонов
Из представленных в литературе данных, очевидно, что фрагмент-линкер в виде алкиламина играет важную роль для сродства к рецептору A2а в ряду азотсодержащих гетероциклов. Основным же способом введения алкиламинофрагмента в гетероциклический скелет является нуклеофильное замещение атома галогена, в первую очередь хлора. Основным синтетическим приемом для введения молекулы галогена в гетероцикл служит реакция хлордезоксигенирования, поскольку оксогруппы являются наиболее распространенными функциональными фрагментами, которые образуются при конструировании гетероциклического остова. Однако примеры хлордезоксигенирования в ряду нитроазолопиримидонов в литературе представлены всего лишь несколькими работами. Для разработки такого метода были проанализированы свежие литературные данные посвященные проведению реакции хлордезкосигенирования в ряду триазоло-, тиадиазоло и тетразоло-пиримидонов. При этом из анализа публикаций можно сделать вывод, что значительную роль в выборе условий проведения процесса хлордезоксигенирования играет соседний с оксогруппой фрагмент в гетероциклической системе. Функциональные группы в других положения гетероцикла так же оказывают влияние на проведение хлордезоксигенирования, хотя и в меньшей степени. Соответственно с этим наблюдением и построено изложение материала далее.
Наиболее простой случай – наличие водорода в качестве заместителя в орто-положении по отношению к гидроксилу. Примеры хлордезоксигенирования таких структур широко описаны в литературе – так, 5-метилтриазоло[1,5-a]пиримидин-7-он L798 был успешно переведен в соответствующее галогенпроизводное L799 действием избытка хлористого фосфорила при кипячении в течение двух часов [42]. Схема N L798 О РОС13, 3 экв. » 2 часа выход 50-65% N L799 Cl Группе исследователей из Великобритании удалось в таких же условиях провести хлордезоксигенирование 2-амино-5-метилтриазолопиримидина L800 и выделить соответствующее хлорпроизводное L801 с выходом 62% [43].
Для подобной конверсии трифторметильных производных потребовалось увеличить время реакции до четырех часов. Выход составил 90% для 2-трифторметильного гетероцикла L803a и 80% для 2,5-ди-(трифторметил)триазолопиримидина L803b соответственно [44].
Широкий ряд С2-замещенных триазоло[1,5-a]пиримидонов L808a-p был конвертирован в соответствующие галогенпроизводные L809a-p в публикации 2011 года [47] действием кипящего фосфорилхлорида в течение одного часа. Авторы провели реакцию хлордезоксигенирования как при наличии электрондонорных, так и электронакцепторных заместителей в гетероциклической системе. При этом выходы во всех случаях оставались неизменно высокими (60-90%) и лишь в случае гетероциклов содеражищх циклопропильный фрагмент падали ниже 40%. Полученные данные свидетельствуют о слабом влиянии функциональной группы в C2-положении гетероциклической системы на скорость реакции хлордезоксигенирования и стабильность образующегося хлоргетероцикла.
Часть публикаций посвящена получению 5,7-дихлортриазолопиримидинов из соответствующих 5,7-дигидроксипроизводных. Так, в нескольких работах [48-50] было уделено внимание получению 5,7-дихлортриазолопиримидина L811 в похожих условиях: избыток хлорокиси фосфора и кипячение в течение нескольких часов. Стоит отметить, что увеличение времени реакции не приводит к увеличению выхода: 64-68% при полутора-двух часах нагревания против 50-60% при двенадцати часах кипячения.
Введение метильного фрагмента в орто-положение по отношению к гидроксилу L814 не оказывает существенного влияния на условия проведения хлордезоксигенирования: кипячение в течение часа в тройном избытке фосфорил трихлорида привело к продукту L815 с выходом 43-65% [45].
В случае конденсации гетероциклической системы с насыщенным карбоциклом так же необходимо использование ароматического амина в качестве активатора для успешной конверсии гидроксила в галоген. Коллектив исследователей из Венгрии утверждал, что использование 0.3 эквивалентов пиридина приводит к продуктам с выходами около 90% [53]. Кроме того, авторы показали, что увеличение размера карбоцикла увеличивает и время протекания реакции с одного часа до шести. Схема 21 О POCl3, 5 экв. -N N L818a-f (CH2)n R— , (CH2)n — S .. Py, 0.33 экв. » \ 1-6 часов выход 85-96% 85-90C R = SMe; n = 1, 3, 4, 8 n = 1; R = S-i-Pr, NMe2; морфолин 6-при Введение в соседнее с гидроксильной группой положение фенильного фрагмента не оказывает существенного влияния на проведение реакции хлордезоксигенирования. Так, в публикации [54] сообщается о получении дигалогенпроизводных полифторфенилтриазолопиримидинов L821a-d с почти количественным выходом нагревании исходных пиримидонов L820a-d в фосфорил хлориде в течение четырех часов.
В более поздней работе [55] указывается, что при введении в реакцию исходного пиримидина в виде динатриевой соли выход продукта снижается до 50% (Схема 23). Схема L822 ONa F РОС13, 18 экв. 6 часов выход 50% СІ -N L823 Cl F Конденсированный с гетероциклом фенильный фрагмент не оказывает значительного влияния на реакционную способность гидроксильной группы в реакции хлордезоксигенирования, позволяя получить продукт L825a-g с выходом 80-95% при кипячении исходного соединения L824a-g в бензоле в присутствии хлорокиси фосфора в течение двух часов [55-58].
Разработка эффективного синтетического подхода к производным 8-алкилтриазоло[5,1-b]пуринов
Таким образом, для поиска универсального метода хлордезоксигенирования 6-нитротриазоло[1,5-a]пиримидин-7-онов 4a-d, 4g-j нами был испытан ряд активаторов, третичных аминов, в том числе, триэтиламин, трипропиламин, диизопропилэтиламин, N,N-диметиланилин, 2,4,6,N,N-пентаметиланилин, N,N-диметиламинопиридин, пиридин. Кроме того, в качестве реакционной среды нами был испытан значительный избыток хлористого фосфорила и абсолютный ацетонитрил. В результате были выбраны следующие оптимальные условия проведения процесса: использование сухого ацетонитрила в качестве растворителя позволило уменьшить количество хлористого фосфорила до трех-пяти эквивалентов, что, в свою очередь, позволяет избежать осмоления реакционной массы, которое происходит при использовании хлорокиси фосфора в качестве реакционной среды, кроме того, меньший избыток фосфорила проще удалить по окончанию реакции, что упрощает выделение продукта. Пиридин в количестве от одного до двух эквивалентов, в зависимости от функциональной группы во втором положении триазолопиримидиновой системы, обладает достаточной активностью для инициирования реакции хлордезоксигенирования, в то же время, не взаимодействует с образующимся галогенгетероциклом и достаточно легко удаляется при выделении продукта реакции. Тем не менее, выделить 6-нитро-7-хлортриазолопиримидины 7a-d, 7g-j не удалось ни в одном из случаев, последние были переведены в алкиламинопроизводные 8-15 in situ действием соответствующих первичных аминов и третичного азотистого основания для нейтрализации выделяющейся хлороводородной кислоты.
Синтезированные ранее 6-нитро-7-алкиламинотриазоло[1,5-a]пиримидины 8-15 являются прямыми предшественниками вицинальных диаминопроизводных, которые, в свою очередь, дают возможность стереоспецифичного пуринов в соответствии со схемой 56. синтеза 8-алкилтриазоло[5,1-b] Схема 56 R3 N. R3S R3 NH /. N kN N02 Rj { І T N W R2 8, 10-12 [H] С-донор N. Rj \ і —" — \ Rj 1 I N- 20-23 4R2 NH N N- -N 16-19 Стоит отметить, что набор синтетических приемов для восстановления нитрофрагмента для указанных 6-нитро-7-алкиламинотриазолопиримидинов 8, 10-12 ограничен в силу высокой скорости гидролиза алкиламиногруппы в кислой или щелочной среде, что обусловлено соседством указанного фрагмента с электронакцепторной нитрогруппой. Вследствие этого, такие методы как восстановление железом или оловом в минеральных кислотах оказались неприменимы для получения диаминопроизводных 16-19.
Наиболее распространенным методом конверсии нитрогруппы в аминофрагмент в гетероциклических соединениях является восстановление водородом на катализаторе. Однако другим перспективным подходом представляется использование цинка в муравьиной кислоте: во-первых, это препаративно удобная комбинация реагентов, во-вторых, использование муравьиной кислоты позволяет рассчитывать на последовательное восстановление нитрогруппы с образованием вицинальных диаминов и последующую циклоконденсацию имидазольного фрагмента, в которой муравьиная кислота участвует в качестве донора С-атома. Оказалось, что кипячение 6-нитро-7-н-бутиламино-триазолопирмидина 8а в 97% муравьиной кислоте с добавкой четырех эквивалентов цинковой пыли в течение нескольких часов приводит к продукту с низким выходом в 6%, которому на основании данных 1Н ЯМР и элементного анализа была приписана структура 5-метил-8-бутилтриазоло[5,1-b]пурина 20а. Однако, в виду сложности выделения бесперспективным. и низкого выхода продукта, данный метод представился нам
Заменой цинковой пыли оказался дитионит натрия, который позволяет восстановить нитрогруппу в водно-спиртовой среде в нейтральных условиях. Так, с помощью четырех эквивалентов дитионита натрия на один эквивалент 6-нитро-7 алкиламинотриазолопиримидинов 8, 10-12 удалось конвертировать нитрофрагмент в аминогруппу с выходами 60-90% (Таблица 55).
17b Me Me /-Ви 68 7-Алкиламино-6-амино-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидины 16-19 в большинстве случаев являются моногидратами, что установлено на основании данных элементного анализа. В спектрах 1Н ЯМР соединений 16-19, в отличие от спектров нитропредшественников, присутствует двухпротонный уширенный сигнал ( = 2.63 – 3.22 м.д.) соответствующий резонансу протонов первичной аминогруппы и наблюдается сдвиг в сильное поле однопротонного сигнала ( = 4.95 – 6.51 м.д., = 3.38 – 4.25 м.д.), соответствующего протону вторичной аминогруппы. Так, на рисунке 5 представлен 1Н ЯМР спектр диамина 18b, в котором можно наблюдать характерное щепление протонов CHCH2NH фрагмента, сигнал которых проявился в виде дублета дублетов вследствие взаимодействия с соседними ядрами водорода как при атоме углерода, так и при атоме азота. Кроме того, можно наблюдать уширенный сигнал протонов первичной аминогруппы в области = 2.8 – 2.9 м.д., который не выделен на спектре из-за низкого разрешения сигнала.
В свою очередь, в спектрах 13С ЯМР диаминов 16-19 можно отметить сдвиг в сильное поле сигнала соответствующего атому углерода С6 ( = 118.5 – 121.2 м.д.), по сравнению с исходными нитросоединениями ( = 109.8 – 112.2 м.д., = 6.3 – 10.8 м.д.). 8-Алкилтриазоло[5,1-b]пурины представляют существенный интерес: во-первых, с точки зрения структурной аналогии с природными нуклеозидами, представляя собой соединения с потенциальной противовирусной активностью; во-вторых, разработанные подходы к синтезу таких структур могут быть полезны при получении 8-алкилтетразоло[5,1-b]пуринов и 5-алкилтиадиазоло[3,2-a]пуринов, которые являются прямыми предшественниками аномальных нуклеозидов пуринового ряда, что открывает возможности региоспецифичного синтеза таковых; в-третьих, структурным сродством с ингибиторами АР типа SCH-58261 (Схема 58).
Для получения указанных триазоло[5,1-b]пуринов 20-23 необходимо построение имидазольного цикла на основе двух вицинальных аминогрупп в синтезированных 6-амино-7-алкиламинотриазоло[1,5-a]пиримидинах 16-19.
С этой целью нами были испытаны два конденсирующих реагента – концентрированная муравьиная кислота и триэтилортоформиат. Стоит отметить, что нагревание исходных диаминов 16-19 в нейтральной среде триэтилортоформиата зачастую приводит к осмолению осадка и невозможности выделения целевых триазолопуринов. При этом, несмотря на кислые условия, именно с помощью 97% муравьиной кислоты удалось осуществить циклоконденсацию имидазольного фрагмента в исходных диаминах 16-19 (Схема 59).
Работы по внедрению нового противовирусного препарата «Триазид»
Спектры 1Н, 19F и 13С ЯМР записаны на приборе Bruker Avance II spectrometer (400, 376.5 и 100 МГц соответственно) при температуре 25оС, внутренний стандарт ТМС (, м.д., J, Гц) в лаборатории «Комплексных исследований и экспертной оценки органических материалов» ЦКП УрФУ. Элементный анализ выполнен на приборе Perkin Elmer 2400 CHN. Контроль за ходом реакций осуществляли при помощи ТСХ на пластинках Silufol UV-254. Температура плавления была измерена на приборе Staffordshire, ST15 0SA при скорости нагрева 2.5оС/мин. ИК спектры были записаны на спектрометре BrukerAlpha (НПВО, ZnSe). Получение гетероциклов 26a,c,k при микроволновом облучении было выполнено на приборе Anton Paar Monowave 300. Дериватограммы образцов «Триазида» были записаны на термогравиметрическом анализаторе Mettler Toledo TGA/DSC1 Star System. РСА для гетероцикла 10а проведён на рентгеновском дифрактометре «Xcalibur-E» с CCD детектором по стандартной процедуре (Mo-K-излучение, графитовый монохроматор, -сканирование, шаг сканирования 1о, T= 150.01(10) К). Поправка на поглощение учтена методом мультисканирования. Структура соединения 10а решалась и уточнялась с использованием программного пакета Olex-2. Позиции и температурные параметры неводородных атомов уточнены в изотропном, а затем в анизотропном приближении полноматричным МНК. Атомы водорода локализованы по максимумам электронной плотности и включены в уточнение в модели «наездника» с зависимыми тепловыми параметрами.
РСА для гетероцикла 10е проведён по стандартной процедуре на монокристальном автоматическом четырёхкружном дифрактометре Xcalibur 3 (MoK-излучние, графитовый монохроматор, -сканирование с шагом 1о при Т= 295(2) K). Введена эмпирическая поправка на поглощение. Обработка данных проведена с использованием программной оболочки SHELXTL, структура решена прямым методом по программе ShelXS и уточнена полноматричным МНК по F2 по программе ShelXL в анизотропном (изотропном для атомов водорода) приближении. Атомы водорода СН-связей включены в уточнение в модели «наездника» с зависимыми тепловыми параметрами, позиции остальных атомов водорода уточнены независимо.
РСА для гетероцикла 10b проведён по стандартной процедуре на монокристальном автоматическом четырёхкружном дифрактометре Xcalibur 3 (MoK-излучние, графитовый монохроматор, -сканирование с шагом 1о при Т= 150.00(10) K). Введена эмпирическая поправка на поглощение. Обработка данных проведена с использованием программной оболочки Оlex2, структура решена прямым методом по программе ShelXS и уточнена полноматричным МНК по F2 по программе ShelXL в анизотропном (изотропном для атомов водорода) приближении.
РСА для гетероцикла 20e проведён по стандартной процедуре на монокристальном автоматическом четырёхкружном дифрактометре Xcalibur 3 (MoK-излучние, графитовый монохроматор, -сканирование с шагом 1о при Т= 295(2) K). Введена эмпирическая поправка на поглощение. Обработка данных проведена с использованием программной оболочки Оlex2, структура решена по программе olex2.solve и уточнена полноматричным МНК по F2 по программе ShelXL в анизотропном (изотропном для атомов водорода) приближении.
РСА для гетероцикла 3b проведён на автоматическом дифрактометре «Xcalibur 3» по стандартной процедуре (МоК-излучение, графитовый монохроматор, -сканирование с шагом 1о при Т= 295(2) K). Введена эмпирическая поправка на поглощение. Решение и уточнение структуры проведено с использованием программного пакета Olex2, структура решена по программе Superflip методом «Charge Flipping» и уточнена в программе ShelXL полноматричным МНК по F2. Уточнение проведено в анизотропном приближении для неводородных атомов, атомы водорода уточнялись изотропно. Протон NH-группы уточнялся независимо, протоны С-Н связей помещены в рассчитанные положения и включены в уточнение в модели «наездника».
РСА для гетероцикла 15а проведён на монокристальном дифрактометре “Xcalibur 3” по стандартной процедуре (CuK-излучение 1.54184 , графитовый монохроматор, -сканирование с шагом 1о при Т=295(2)К). Введена эмпирическая поправка на поглощение. Решение и уточнение структуры проведено с использованием программного пакета SHELXTL. Структура решена прямым методом, уточнение проведено полноматричным МНК по F2. Неводородные атомы уточнены в анизотропном приближении, атомы водорода NH-групп и ряда СH-связей уточнялись независимо в изотропном приближении, остальные добавлены в рассчитанные положения и включены в уточнение в модели «наездника».
Основные кристаллографические данные и основные параметры уточнения структуры для соединений 3b, 10а, 10b, 10e, 15a, 20e приведены в таблице 65.
Общая методика получения 2-R-5-метил-6-(п-толилазо)-7-н-бутиламино-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидинов 3a-d.
К суспензии 0.0068 моль соответствующего 2-R-5-метил-6-(п-толилазо)-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидин-7-она в 75 мл сухого ацетонитрила прибавляют 12.6 мл (0.136 моль) хлористого фосфорила и нагревают полученную суспензию до 60оС, при этой температуре к суспензии прибавляют 1.64 мл (0.02 моль) сухого пиридина. Затем реакционную массу нагревают до кипения и выдерживают при этой температуре в течение 8 часов, за это время реакционная масса переходит в темный раствор. Полученный раствор упаривают в вакууме при 35оС и остаток растворяют в 30 мл CHCl3, который промывают последовательно два раза водой, 1М раствором бикарбоната натрия, водой, после чего сушат органическую фазу сульфатом натрия и декантируют от осушителя. К этому раствору прибавляют 0.95 мл (0.0068 моль) триэтиламина при 3-7оС и затем добавляют 0.67 мл (0.0068 моль) н-бутиламина при 3-7оС и перемешивают полученную реакционную массу 2 часа при комнатной температуре. Упаривают раствор досуха на ротационном испарителе при 30оС в темно-желтый осадок. Продукт очищают с помощью флеш-хроматографии с этилацетатом. 5-Метил-6-(п-толилазо)-7-н-бутиламино-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидин (3a). Выход 40%.