Синтез, фізико-хімічні та біологічні властивості 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА ФАРМАЦЕВТИЧНА АКАДЕМІЯ

ЄВТІФЄЄВА Ольга Анатоліївна

УДК 547.831.7/8:54.04:54.057

СИНТЕЗ, ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ 3-ЗАМІЩЕНИХ 4-ГІДРОКСИ-2-ОКСО-ХІНОЛІНІВ

15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фармацевтичних наук

Харків - 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фармацевтичної хімії Української фармацевтичної академії, Міністерство охорони здоров'я України.

Науковий керівник: кандидат фармацевтичних наук, доцент ТАРАН Світлана Григорівна Українська фармацевтична академія, доцент кафедри фармацевтичної хімії.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор БОЛОТОВ Валерій Васильович Українська фармацевтична академія, завідуючий кафедрою аналітичної хімії;

доктор фармацевтичних наук, професор ПЕТЮНІН Генадій Павлович Харківський інститут удосконалення лікарів, завідуючий кафедрою клінічної біохімії і судово-медичної токсикології

Провідна установа: Державний науковий центр лікарських засобів (м. Харків), лабораторія допоміжних хіміко-фармацевтичних речовин та кровоспинних матеріалів.

Захист відбудеться “ 16 ” квітня 1999 року о __1200__ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.605.01 при Українській фармацевтичній академії за адресою: 310002, м. Харків, вул. Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Української фармацевтичної академії (310168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий “__13__”___березня_____ 1999 р.

Вчений секретар ГРИЦЕНКО І.С. спеціалізованої вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розширення арсеналу сучасних лікарських засобів шляхом створення нових ефективних і малотоксичних оригінальних лікарських препаратів -- одна з найважливіших задач фармацевтичної науки та практики. Одним з етапів вирішення цієї проблеми є цілеспрямований пошук біологічно активних субстанцій, вивчення їх фармакологічних та фізико-хімічних характеристик, встановлення зв'язку між структурою сполук та їх фармакологічною дією.

Широке застосування в медичній практиці знайшли похідні хіноліну: антимікробні засоби -- фторхінолони (норфлоксацин, пефлоксацин, ломефлок сацин та інш.), нітроксолін; анальгетик -- глафенін; бронхолітик фталамахін; протималярійні препарати -- хіноцид і плаквеніл та багато інших.

Нові потенційні можливості в цьому плані мають 3-заміщені 4-гідрокси-2-оксохіноліни. На кафедрі фармацевтичної хімії Української фармацевтичної академії синтезовано похідне 4-гідрокси-2-оксохіноліну -- ефективний препарат місцевоанестезуючої дії, який з успіхом проходить клінічні випробування; одержано речовини з вираженою антитиреоїдною, протимікробною, протизапаль ною активністю. З другого боку інтерес до цих сполук пояснюється тим, що серед природних біологічно активних речовин хінолінової структури саме 3-заміщені гідрокси(оксо)хіноліну (в тому числі -- 3-алкілзаміщені) представлені найбільш широко, та разом з тим, практично не вивчена їх біологічна активність.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом науково-дослідних робіт Української фармацевтичної академії з проблеми МОЗ України (номер державної реєстрації 01.91.0002385).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є синтез нових біологічно активних сполук у ряді 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів та їх похідних, а також визначення найбільш перспективних з них для подальшого впровадження як потенційних лікарських засобів.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені такі задачі:

Здійснити дослідження реакції циклізації етилового ефіру 2-карбетокси малонанілової кислоти в умовах термолізу.

Розробити препаративні способи одержання та здійснити синтез 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Одержати 4-О-ацильні похідні 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Вивчити реакцію бромування 3-алкіл-, 3-карбалкокси-4-гідрокси-2-оксохіно лінів та 1-R-2,4-діоксо-3Н-хінолін-3-карбонових кислот.

Здійснити синтез 5-R-1,3,4-тіадіазоліл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот.

Вивчити фізико-хімічні властивості синтезованих сполук.

Провести біологічний скринінг синтезованих сполук та виявити елементи взаємозв'язку “структура фармакологічна дія”.

Відібрати найбільш перспективну хімічну структуру для поглиблених фармакологічних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. При вивченні поведінки етилового ефіру 2-карбетоксималонанілової кислоти в умовах термолізу вперше показана можливість здійснення конденсації Дікмана без використання основних каталізаторів. Подальше дослідження зазначеного хімічного перетворення дозволило розробити препаративну методику синтезу 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів, яка дала можливість одержувати цільові продукти з високими виходами при мінімальних затратах.

Встановлено особливості бромування 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, яке супроводжується їх декарбоксилюванням, на основі чого запропоновано ефективний синтез 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

За розробленими методиками синтезована 71 нова сполука, будова та індивідуальність яких підтверджена елементним аналізом, методами УФ-, ІЧ-, ПМР-спектроскопії та тонкошарової хроматографії, в окремих випадках - зустрічним синтезом.

Досліджена антиоксидантна, мембраностабілізуюча, антитиреоїдна, діуретична, протизапальна, антимікробна, антикоагулянтна, анти-ВІЛ, протиракова, гербіцидна та фунгіцидна активність синтезованих сполук. За результатами дослідження біологічної активності виявлені перспективні сполуки з антиоксидантною, мембраностабілізуючою, діуретичною та фунгіцидною дією.

Практичне значення одержаних результатів.

Розроблені методи синтезу 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів та 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохінолінів можуть бути використані при синтезі нових біологічно активних сполук. Зокрема, запропонований спосіб одержання 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів успішно застосовується в синтезі інших 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Результати біологічного скринінгу, а також встановлені окремі закономірності між структурою та біологічною дією 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів, їх 4-О-ацильних похідних, 3-бром-3-алкіл-2,4-діоксохінолінів, 5-R-1,3,4-тіадіазоліл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-хінолін-3-карбонових кислот поповнили базу даних, яка є основою подальшого цілеспрямованого пошуку потенційних лікарських препаратів серед похідних хіноліну.

В якості перспективного гепатопротекторного засобу для подальших поглиблених досліджень запропоновано 3-ноніл-4-гідрокси-2-оксохінолін, для якого розроблено проект тимчасової фармакопейної статті.

Розроблені методи синтезу, а також результати фізико-хімічних та фармакологічних досліджень впроваджено в науково-дослідну роботу та в навчальний процес кафедри фармацевтичної хімії Запоріжського медичного університету та експериментальної лабораторії ЗАО “БІОЛІК”.

Особистий внесок здобувача:

- наведена в дисертації експериметальна синтетична частина роботи, ІЧ- та УФ-спектральні дослідження, а також розробка проекту ТФС виконані особисто автором;

- аналіз, обробка та оформлення результатів синтетичних, фізико-хімічних та біологічних досліджень проведені дисертантом.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи доповідався на республіканській науково-практичній конференції “Сучасні проблеми фармації” (Харків, 1994); міжнародній науково-практичній конференції “Современные аспекты создания, исследования и апробации лекарственных средств” (Харків, 1995); на науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю УкрФА “Досягнення сучасної фармації - в медичну практику” (Харків, 1996).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 5 статтях, 3 тезах доповідей та 2 депонованих рукописах.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку літературних джерел, додатків. Загальний об'єм дисертації складає 132 сторінки. Робота ілюстрована 7 схемами, 3 малюнками і 20 таблицями. Перелік використаних літературних джерел містить 136 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Синтез, хімічні перетворення та біологічні властивості 3- алкілзаміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів

Серед численних природних сполук хінолінової структури особливий інтерес викликають 3-алкілзаміщені 4-гідрокси-2-оксохіноліни, які мають цінні біологічні властивості, але вивчені зовсім мало.

Найбільш поширені відомі методи синтезу 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів основані на ацилюванні анілінів алкілмалоновими ефірами з одночасною термічною циклізацією анілідів, які при цьому утворюються, або на ацилюванні алкілантранілатів хлорангідридами моноетилових ефірів алкілмалонових кислот з наступним замиканням хінолонового циклу за Дикманом.

Основні недоліки цих методів пов'язані з утворенням симетричних діанілідів в першому випадку та малою доступністю ацилюючих агентів в другому. Крім того, в деяких випадках перший метод взагалі не приводить до бажаних результатів. Виходячи з цього, нами були зроблені спроби удосконалення методів синтезу 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Така можливість з'явилась в результаті дослідження реакції термолізу ефірів 2-карбалкоксималонанілових кислот (Схема 1). Так, після кип'ятіння етилового ефіру 2-карбетоксималонанілової кислоти (1) в дифенілоксиді нами виділено 2-карбетоксианілід 4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонової кислоти (2). Як відомо, піроліз етилових ефірів малонанілових кислот або їх кип'ятіння в ДМФА приводить до симетричних діанілідів. Очевидно, в даному випадку першою стадією є утворення діаніліду 3. Навряд чи можна пояснити циклізацію цієї сполуки в хінолон 2 в умовах термолізу здатністю похідних малонової кислоти утворювати стабільні карбаніони, оскільки, по-перше, вихідний діефір 1 циклізувався б в 4-гідрокси-3-карбетокси-2-оксохінолін, а, по-друге, кип'ятіння діетилмалонату 4 з надлишком етилантранілату 5 приводить до утворення лише діаніліду 3. Іншими словами, основних властивостей аміногрупи етилантранілату, ймовірність утворення якого можна припустити в результаті термолізу діефіру 1, явно недостатньо для здійснення циклізації за типом реакції Дікмана.



Схема 1

Все наведене дозволяє припустити, що дана реакція включає стадію внутрішньомолекулярної взаємодії в єнольній формі 6, в якій карбонільній атом вуглецю складноефірного угрупування виступає в ролі електрофілу, а єнол - як нуклеофіл. Замикання хінолонового циклу 7, яке при цьому відбувається, приводить до 2,4-діоксопохідного 8 і в кінцевому результаті - до хінолону 2. Проміжне утворення 2,4-діоксохіноліну 8 можна підтвердити на прикладі термолізу N,N'-ди-2-карбетоксианіліду метилмалонової кислоти 12 (Схема 2).

Схема 2

В класичних умовах конденсації Дікмана однією з проміжних сполук також є 2,4-діоксопохідне 8, однак в цьому випадку для того, щоб реакція могла йти в потрібному напрямку, необхідна можливість утворення аніону сполуки 10. Таке перетворення супроводжується елімінуванням протона (а не його переносом, як у випадку термолізу) і приводить до аніону 11, після підкислення якого вже може бути виділений хінолон 2.

Таким чином, наші дослідження показали можливість здійснення конденсації Дікмана і при відсутності основ, що дозволило розглянути дану реакцію з декілька іншої точки зору, яка відрізніється від її класичного наведення.

Слід зазначити, що розглянута вище реакція утворення 3,3-дизаміщених 2,4-діоксохінолінів в результаті термолізу симетричних ди-2-карбалкоксианілідів алкілмалонових кислот (Схема 2) представляє швидше теоретичний інтерес, ніж практичний, оскільки її практичне використання, на жаль, досить обмежене. В той же час, подальше її вивчення привело до цікавої синтетичної знахідки.

Як виявилось, в присутності основ, тобто в умовах конденсації Дікмана, N,N'-ди-2-карбалкоксианіліди алкілмалонових кислот (15) з високими виходами утворюють відповідні 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохіноліни (14). Механізм перших двох стадій замикання хінолонового кільця у даному випадку аналогічний циклізації діаніліду 3 (Схема 1). Подальший же перебіг реакції має свої особливості, оскільки необхідне на завершальній стадії утворення аніону кінцевого хінолону 15в можливе лише у випадку відщеплення одного з замісників при атомі вуглецю в положенні 3 сполуки 15б. Таким замісником виявилось карбанілідне угрупування, яке, очевидно у вигляді уретану, є більш легко покидаючим фрагментом, ніж алкільний замісник (Схема 3).

Схема 3

Оскільки синтез діанілідів 15 надзвичайно простий, то в цілому даний метод можна рекомендувати як препаративний. Один з його недоліків -- нераціональне використання алкілантранілатів. Однак і цей недолік у більшості випадків вдається усунути шляхом підбору найбільш оптимального співвідношення реагентів.

Як відомо, ацилювання анілінів діетилмалонатами практично завжди супроводжується утворенням симетричних діанілідів. Крім того, експеримен тально встановлено, що навіть виділені в чистому вигляді етилові ефіри малон анілових кислот в аналогічних умовах (нагрівання до 170...200оС) легко перетворюються в діаніліди з елімінуванням відповідних діетилмалонатів. Враховуючи це, при ацилюванні метилантранілату 16 діетилмалонатами 17 з нижчими алкільними замісниками доцільно вводити в реакцію подвійний надлишок антранілату. З подовженням вуглеводневого ланцюжка алкільного замісника ацилююча здатність другої етоксикарбонільної групи малонових ефірів 17 падає настільки (очевидно, внаслідок стеричних перешкод), що задовільні результати можна одержати вже і при еквімолярних співвідношеннях ефірів 16 та 17.

Як ще один позитивний момент слід відмітити те, що даний спосіб не потребує розділення моно- і діанілідів алкілмалонових кислот 18 та 15, які в різних співвідношеннях завжди присутні в реакційній суміші (Схема 4).

Схема 4

14 R = H: а R = CH3; б R = C2H5; в R = CH2CH=CH2; г R = C3H7; д R = i-C3H7;

е R = C4H9; ж R = C5H11; з R = C6H13; и R = C7H15; к R = C8H17; л C9H19;

м R = C10H21; н R = C12H25; о R = CH2C6H5; R = CH3; п R = C4H9

Значно розширює можливості методу використання як ацилюючих агентів доступних дихлорангідридів алкілмалонових кислот 20, яке дозволяє легко синтезувати як 1Н-3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохіноліни 14а-о, так і їх 1-заміщені аналоги 14п.

Хімічна будова 3-алкілзаміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів 14 підтверд жена елементним аналізом та даними ПМР- і УФ-спектроскопії.

Одним з методів створення нових лікарських засобів, як відомо, є синтез проліків, тобто хімічна модифікація відомого препарату з тією чи іншою метою: посилення активності, подовження тривалості дії, зниження токсичності, усунення неприємного смаку та інш.

Використовуючи цей принцип, з метою виявлення закономірностей зв'язку “хімічна будова -- біологічна активність” нами одержані 4-О-ацильні похідні 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів 22. Синтез здійснено ацилюванням 4-гідрокси похідних 14 ангідридами чи хлорангідридами карбонових кислот:

Схема 5

22 а Alk = i-Pr, R = Me; б Alk = Pr, R = Et; в Alk = Pr, R = CH2CH2COOMe;

г Alk = Bu, R = Me; д Alk = Bu, R = CH2Cl; е Alk = i-Bu, R = Me; ж Alk = СH2-Ph,

R = Me; з Alk = СH2-Ph, R = Ph; и Alk = СH2-Ph, R = C15H31

Продовжуючи дослідження по пошуку потенційних антимікробних лікарських засобів серед галоїдзаміщених хінолінів, нами вивчена поведінка 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів в умовах бромування молекулярним бромом (Схема 6). При цьому встановлено, що в льодяній оцтовій кислоті 3-алкілзаміщені 4-гідрокси-2-оксохіноліни (14) легко утворюють 3-бром-3-алкіл-2,4-діоксохіноліни 23 з високими виходами. Як і слід було чекати, обробка останніх метилатом натрію дає 3-метоксипохідні 24, тоді як трет-бутилат калію викликає швидке дегідробромування з утворенням вихідних 3-алкілхінолінів 14.

Слід зазначити цікаву поведінку в умовах досліджуваної реакції 1-R-2,4-діоксо-3Н-хінолін-3-карбонових кислот (25). Якщо етилові ефіри 26, подібно до 3-алкілхінолінів 14, утворюють відповідні 3-бром-2,4-діоксопохідні 27, то після обробки бромом кислот 25 з реакційної суміші виділені 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохіноліни 28, будова яких підтверджена зустрічним синтезом, а саме кислотним гідролізом ефірів 27. Сильно виражені кислотні властивості, а отже і легкість декарбоксилювання 3-бром-2,4-діоксохінолін-3-карбонових кислот 29, які спочатку утворюються, можна пояснити декількома факторами. По-перше, можливістю стабілізації аніонів кислот 25 за рахунок делокалізації їх зарядів шляхом утворення внутрішньомолекулярних водневих зв'язків за типом орто-ефекта у о-гідрокси- і, особливо, о-дигідроксибензойних кислот. Очевидно, саме цим фактором пояснюється лекгість амідування 1-R-2,4-діоксо-3Н-хінолін-3-карбонових кислот. По-друге, введення електроноакцепторного замісника (атома брому) в -положення по відношенню до карбоксильної групи зумовлює ще більш суттєве підвищення кислотності. Ймовірно, поєднання зазначених ефектів і призводить до того, що бромзаміщені кислоти 29 декарбоксилюються вже при кімнатній температурі. Враховуючи простоту синтезу 1-R-2,4-діоксо-3Н-хінолін-3-карбонових кислот 25 та гладке протікання їх бромування, даний метод можна рекомендувати як препаративний для одержання 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохінолінів (28).

Всі наведені на схемі 6 бромзаміщені хінолони являють собою світло-жовті кристалічні речовини з чіткими температурами плавлення, практично нерозчинні у воді та добре розчинні в більшості органічних розчинників. Їх хімічна будова підтверджена як елементним аналізом, так і спектральними методами.

Незважаючи на широке розповсюдження у природі, 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів лише в небагатьох публікаціях наводяться відомості про вивчення їх біологічних властивостей, причому частіше тільки про антимікробну та фунгіцидну активність.

Виходячи з цього, синтезовані нами 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохіноліни 14 були піддані фармакологічному скринінгу на виявлення антитиреоїдної, протизапальної, антимікробної, мембраностабілізуючої і антиоксидантної активності. Вивчено також вплив цих речовин на видільну функцію нирок та систему зсідання крові. Враховуючи особливу актуальність пошуку та створення лікарських препаратів, придатних для лікування СНІДу і онкологічних захворювань, деякі з синтезованих нами речовин пройшли перевірку як потенційні анти-ВІЛ і протиракові агенти.



Схема 6

14, 23 а R = CH3, б R = C2H5, в R = C3H7, г R = C4H9, д R = C5H11, е R = C6H13,

ж R = C7H15, з R = C8H17, и R = CH2C6H5;

26, 27 а R = H, б R = CH3, в R = C2H5;

25, 28 а R = CH3, б R = C2H5, в R = C6H13

Як виявилось, сполуки 14а-о проявлюють високу антиоксидантну активність і в більшості випадків достовірно перевищують препарат порівняння (вітамін Е).

Виражена мембраностабілізуюча дія спостерігалась для сполук 14б,ж,л, які перевищують активність силібору, а сполуки 14д,е,о діють на рівні останнього. Слід зазначити, що сполуки 14л,д,і,е виявляють при цьому ще й високу антиоксидантну дію.

Цікава тенденція проглядається при вивченні хінолонів 14 на сечовидільну функцію нирок. Виявилось, що речовини, які містять парну кількість атомів вуглецю в алкільному заміснику (14б,з,м), проявляють виражену сечогінну дію, лише дещо поступаючись гіпотіазиду. В той же час, хінолони з непарним числом атомов вуглецю в алкільних ланцюжках за рідким виключенням або взагалі не впливають на сечовиділення, або ж викликають сильне зниження діурезу, переважаючи за активністю (наприклад, хінолон 14д) антидіуретичний гормон адіурекрин.

Виражена антикоагулянта дія у порівнянні с фепромароном спостерігалась у 3-бензил-4-гідрокси-2-оксохіноліну (14о).

Щодо інших біологічних випробувань 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохіноліни 14, то вони показали, що ці сполуки виявляють слабковиражену антитиреоїдну активність; практично неактивними вони виявились при дослідженні протизапальної, антимікробної, анти-ВІЛ та антиракової дії.

Для 4-О-ацильних заміщених 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів (22) була досліджена антиоксидантна, мембраностабілізуюча, діуретична і протизапальна активність. Як і у випадку сполук 14, найбільш ефективними їх 4-О-ацильні аналоги виявилися в плані проявлення аннтиоксидантної та мембраностабілізуючої дії. При цьому, найбільш висока мембраностабілізуюча активність, яка перевищуе рівень силібору, япостерігалася у речовин, які містять залишок оцтової (22а,г) або хлороцтової (22д) кислот. Збільшення кількості атомів вуглецю в ацильному фрагменті призводить до зниження мембраностабілізуючої активності, а введення залишку дикарбонової кислоти (22в) - не тільки до повної її втрати, а й до підвищення концентраціїї АлАТ.

Відмічена нами раніше для 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів (14) залежність сечовивідної дії від кількості атомів вуглецю в алкільному залишку, не простежується у їх 4-О-ацильних похідних 22, які виявляють виражену діуретичну дію, яка, однак, не перевищує препарат порівняння - гіпотиазид.

Дослідження протизапальної активності сполук 22, показало, що, на жаль, для 4-О-ацильних похідних 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів протизапальна активність не характерна.

Для 3-бром-3-алкіл-2,4-діоксохінолінів (23) було досліджено антимікробну активність, яку можна охарактеризувати як слабовиражену.

Таким чином, проведені фармакологічні дослідження відкривають перспективу створення нових лікарських препаратів на основі похідних 4-гідрокси-2-оксохінолінів. Зокрема, 3-ноніл-4-гідрокси-2-оксохінолін (14л), який виявляє високу мембраностабілізуючу та антиоксидантну активність, рекомендований для поглиблених фармакологічних досліджень як потенційний гепатопротекторний засіб, в зв'язку з чим нами розроблено проект тимчасової фармакопейної статті на цю речовину.

Синтез, фізико-хімічні та біологічні властивості 5-R-1,3,4-тіадіа-золіл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот.

Створення та впровадження в медичну практику нових ефективних антибактеріальних засобів задача, яка постійно потребує вирішення, зважаючи на появу під впливом часу нових стійких штамів патогенної мікрофлори.

В результаті досліджень, проведених раніше на кафедрі фармацевтичної хімії Української фармацевтичної академії, досить висока антимікробна активність була виявлена у похідних 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та 1,3,4-тіадіазолу.

Об'єднання в одній молекулі таких актинвих у біологічному відношенні структур як N-алкіл-4-гідроксихінолін-3-карбонові кислоти і 5-R-1,3,4-тіадіазоли створює реальні передумови для синтезу ефективних фармакологічних засобів, що і послужило теоретичним обгрунтуванням досліджень у цьому напрямку.

Аміди 31а-я були одержані термолізом еквімолярних кількостей етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот 26 і 2-аміно-5-R-1,3,4-тіадіазолів 30 у відповідності до методики, розробленої нами раніше, за схемою 7. Синтезовані сполуки являють собою безбарвні кристалічні речовини з чіткими температурами плавлення, практично нерозчинні у воді та більшості органічних розчинників. Антимікробну активність одержаних сполук визначали по відношенню до таких тест-штамів: Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25853) і Bacillus subtilis (ATCC 66330).

Дослідження показали, що з 20 перевірених сполук антимікробну активність по відношенню до різних штамів мікроорганізмів у концентрації 31,25-62,5 мкг/мл проявили 7 речовин, причому сполука 31у виявилася активною по відношенню до всіх використанних тест-штамів. Слід зазначити, що за типом антимікробної дії всі досліджувані сполуки є бактеріостатиками.

Аналізуючи результати досліджень, можна зробити висновок, що визначальними факторами проявлення вибіркової антимікробної активності є наявність розгалуженого алкільного замісника в положенні 5 тіадіазольного циклу. В той же час присутність С1-С4 алкільних замісників в положенні 1 хінолінового циклу істотного впливу на антимікробну дію не має.



Схема 7

31 R= H: а R = H; б R = Me; в R = Et; г R = Pr; д R = i-Pr; е R = Bu; є R = i-Bu;

ж R = SO2NH2

R = Me з R = H; и R = Me; і R = Et; к R = Pr; л R = i-Pr; м R = Bu; н R = SO2NH2

R = Et о R = H; п R = Me; р R = Et; с R = Pr; т R = i-Pr; у R = Bu; ф R = SO2NH2

R = Pr х R = H; ц R = Me; ч R = Et; ш R = Pr; щ R = i-Pr; ю R = Bu; я R = SO2NH2

Вивчення гербіцидної активності сполук 31 не виявило активних в цьому плані речовин. Більш ефективно тіадіазоліл-2-аміди 1-R-4-гідрокси-2-оксо-хінолін-3-карбонових кислот (31) можуть бути застосовані як фунгіциди. Особливо активними деякі з досліджених речовин, а саме 31г,і,щ, виявились у боротьбі з листковою іржею, пирикуляріозом рису та плямистістю колоскової луски пшениці, що відкриває перспективу створення на основі тіадіазоліл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-хінолін-3-карбонових кислот (31) потенційних фунгіцидів для сільського господарства.

ВИСНОВКИ

Вперше показана можливість здійснення конденсації Дікмана в умовах, відмінних від класичних -- при відсутності основних каталізаторів; запропоновано ймовірний механізм цього хімічного перетворення.

Здійснено синтез біологічно активних речовин в ряді 3-заміщених гідрокси(оксо)хінолінів: 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів; 4-О-ацил-3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів; 3-бром-3-алкил-2,4-діоксохінолінів; 5-R-1,3,4-тіадіазоліл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот.

Розроблено препаративний спосіб одержання 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів. При цьому раціональне використання вихідних алкілантранілатів досягається шляхом підбору оптимального співвідношення реагентів в залежності від структури алкільного замісника. Запропонований метод знайшов застосування в органічній хімії шляхом поширення на синтез інших 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Здійснено перетворення 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів в умовах реакцій ацилювання та бромування.

Запропоновано простий та ефективний синтез 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохінолінів, який здійснюється бромуванням 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, яке супроводжується декарбоксилюванням останніх.

Фармакологічні випробування синтезованих сполук свідчать про перспективність пошуку серед досліджуваних хінолінів біологічно активних речовин з високою антиоксидантною, мембраностабілізуючою, діуретичною, антикоагулянтною та антимікробною дією. Виходячи з порівняльної оцінки фармакологічної активності найбільш ефективних серед застосовуємих у медичній практиці препаратів та нових синтезованих сполук, для поглиблених фармакологічних досліджень запропоновано 3-ноніл-4-гідрокси-2-оксохінолін як потенційний гепатопротекторний засіб. Розроблено проект ТФС на цю сполуку.

Встановлено ряд закономірностей зв'язку “структура -- дія”, які можуть бути використані для цілеспрямованого пошуку речовин з мембраностабілізуючою, діуретичною та антимікробною дією.

За результатами випробувань гербіцидної та фунгіцидної активності 5-R-1,3,4-тіадіазоліл-2-амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот виявлено речовини, активні по відношенню до таких збудників хвороб сільськогосподарських культур як листкова іржа, пирикуляріоз рису та плямистість колоскової луски пшениці. Одержані результати відкривають перспективу створення на основі досліджуваних сполук потенційних фунгіцидів для сільського господарства.

циклізація етиловий ефір реакція

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. 4-Оксихинолоны-2. 15. Синтез -(пиридил-2)-амидов 1--4-гидрокси-2-хинолон-3-карбоновых кислот как возможных новых нестероидных противовоспалительных средств / И.В.Украинец, С.Г.Таран, О.А.Евтифеева, А.В.Туров // Химия гетероцикл. соединений. -- 1993. -- № 8. -- С. 1101-1104.

2. 4-Оксихинолоны-2. 17. Конденсация Дікмана как термически активированный процесс / И.В.Украинец, С.Г.Таран, П.А.Безуглый, О.А.Евтифеева // Химия гетероцикл. соединений. -- 1993. -- № 9. -- С. 1219-1222.

3. 4-Оксихинолоны-2. 19. Новый синтез 3-алкил-2-оксо-4-гидроксихинолинов / И.В.Украинец, С.Г.Таран, О.А.Евтифеева, О.В.Горохова, А.В.Туров, Л.Н.Воронина, Н.И.Филимонова Химия гетероцикл. соединений. -- 1994. -- № 5. -- С. 673-678.

4. 4-Оксихинолоны-2. 22. Синтез и биологические свойства 1-алкил(арил)-2-оксо-3-карбэтокси-4-гидроксихинолинов и их производных И.В.Украинец, О.В.Горохова, С.Г.Таран, П.А.Безуглый, А.В.Туров, Н.А.Марусенко, О.А.Евтифеева // Химия гетероцикл. соединений. -- 1994. № 7. -- С. 958-966.

5. 4-Оксихинолоны-2. 26. Бромирование 3-замещенных 2-оксо-4-гидроксихинолинов / И.В.Украинец, С.Г.Таран, О.А.Евтифеева, О.В.Горохова, Н.И.Филимонова, А.В.Туров // Химия гетероцикл. соединений. -- 1995. -- № 2. -- С. 204-207.

6. Синтез и противомикробная активность 5--1,3,4-тиадиазолил-2-амидов 1-алкил-2-оксо-4-гидроксихинолин-3-карбоновых кислот / И.В.Украинец, С.Г.Таран, О.А.Евтифеева, И.Л.Дикий, Н.И.Филимонова // Украинская фармац. академия, Харьков, 1994. -- 10 с.: Библиограф.: 7 назв. -- Рус. -- Деп. в ГНТБ Украины 10.05.95. -- № 1061-Ук-95

7. Биологические свойства 3-алкил-2-оксо-4-гидроксихинолинов / С.Г.Таран, О.А.Евтифеева, О.В.Горохова, И.В.Украинец, Л.Н.Воронина, В.Н.Кравченко, Н.И.Филимонова // Украинская фармац. академия, Харьков, 1995. -- 9 с.: Библиограф.: 11 назв. -- Рус. -- Деп. в ГНТБ Украины 12.07.95. -- № 1806 - Ук-95

АНОТАЦІЇ

Євтіфєєва О.А. “Синтез, фізико-хімічні та біологічні властивості 3-заміщених 4-гідрокси-2-оксохінолінів”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія. - Українська фармацевтична академія, Харків, 1999.

Одержано нові біологічно активні сполуки в ряді 3-заміщених гідрокси(оксо)хінолінів: 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохіноліни та їх 4-О-ацильні похідні; 3-бром-3-алкіл-2,4-діоксохіноліни; 5-R-1,3,4-тіадіазоліл-2-аміди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот.

Розроблено препаративні методики синтезу 3-алкіл-4-гідрокси-2-оксохінолінів і 1-R-3-бром-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Вперше показана можливість здійснення конденсації Дікмана в умовах термолізу, яка відбувається на відміну від класичних уявлень при відсутності основних каталізаторів; запропоновано ймовірний механізм цього перетворення. Вивчені УФ-, ІЧ- та ПМР спектральні характеристики синтезованих речовин. За результатами фармакологічного скринінгу виявлені ефективні сполуки мембраностабілізуючої, антиоксидантної, діуретичної, антикоагулянтної та фунгіцидної дії; встановлені окремі закономірності зв'язку “будова -- дія”. Найбільш перспективна сполука рекомендована як потенційний гепатопротекторний засіб.

Ключові слова: 4-гідрокси-2-оксохінолін, алкілантранілати, синтез, термоліз, гетероциклізація, гепатопротекторний засіб.

Евтифеева О.А. “Синтез, физико-химические и биологические свойства 3-замещенних 4-гидрокси-2-оксохинолинов”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. - Украинская фармацевтическая академия, Харьков, 1999 г.

Диссертация посвящена поиску потенциальных лекарственных средств в ряду 3-замещенных 4-гидрокси-2-оксохинолинов. С этой целью осуществлен синтез 3-алкил-4-гидрокси-2-оксохинолинов и их 4-О-ацильных производных; 3-бром-3-алкил-2,4-диоксохинолинов; 5-R-1,3,4-тиадиазолил-2-амидов 1-R-4-гид рокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот.

Задача усовершенствования сущест вующих методов синтеза 3-алкилзамещенных 4-гидрокси-2-оксохинолинов была реализована в результате исследования реакции циклизации эфиров 2-карбалк оксималонаниловых кислот.

Как оказалось, в условиях термолиза указанные эфиры образуют 2-карбалкоксианилиды 4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот, что доказывает возможность осуществления конденсации Дикмана, в отличие от классических представлений, при отсутствии основных катализа торов. Вероятно, данная реакция включает стадию внутримолекулярного взаимодействия в енольной форме промежуточного N,N-ди-2-карбалкокси анилида малоновой кислоты.

Изучение аналогичных симметричных дианилидов алкилмалоновых кислот показало, что в условиях термолиза они образуют соответствующие анилиды 3-алкил-2,4-диоксохинолин-3-карбоновых кислот, тогда как в присутствии оснований циклизация указанных дианилидов сопровож дается отщеплением карбанилидной группировки и приводит к образованию с высокими выходами 3-алкил-4-гидрокси-2-оксохинолинов. Учитывая простоту синтеза дианилидов алкилмалоновых кислот, которые легко можно получить ацилированием алкилантранилатов диэтиловыми эфирами или дихлорангидри дами алкилмалоновых кислот, данный способ рекомендован в качестве препаративного. Рациональное использование алкилантранилатов при этом достигается путем подбора наиболее оптимального соотношения реагентов. Значительно расширяет возможности метода использование в качестве ацили рующих агентов доступных дихлорангидридов алкилмалоновых кислот, что позволяет легко синтезировать как 1Н-3-алкил-4-гидрокси-2-оксохинолины, так и их 1-замещенные аналоги. Предложенный способ синтеза нашел практическое применение не только для получения 3-алкил-, но также и для синтеза других 3-замещенных 4-гидрокси-2-оксохинолинов. Осуществлен синтез 4-О-ацильных производных 3-алкил-4-гидрокси-2-оксохинолинов путем ацилирования послед них ангидридами или хлорангидридами карбоновых кислот.

Изучено поведение 3-алкил-, 3-карбалкокси-4-гидрокси-2-оксохинолинов и 1-R-2,4-диоксо-3Н-хино лин-3-карбонових кислот в условиях бромирования молекулярным бромом. Установлено, что бромирование 1-R-2,4-диоксо-3Н-хинолин-3-карбоновых кис лот спровождается их декарбоксилированием, что дает возможность рекомен довать данный метод в качестве препаративного для получения 1-R-3-бром-4-гидрокси-2-оксохинолинов. Термолизом этиловых эфиров 1-R-4-гидрокси-2-ок сохинолин-3-карбоновых кислот и 2-амино-5-R-1,3,4-тиадиазолов получены соответсвующие амиды, объединяющие в своей структуре два фармакофора. Всего синтезировано 71 не описанное в литературе производное хинолина, структура и индивидуальность которых подтверждены методами УФ-, ИК- и ПМР-спектроскопии, данными элементного анализа и тонкослойной хромато графии, в ряде случаев - встречным синтезом. Проведен биологический скрининг полученных веществ на выявление антиоксидантной, мембраностабилизи рующей, антитиреоидной, диуретической, противовоспалительной, антимикроб ной, антикоагулянтной, анти-ВИЧ, противораковой, гербицидной и фунгицидной активности.

По результатам исследования биологической активности выявлены эффективные соединения мембраностабилизирующего, антиоксидантного, ди уретического и антикоагулянтного действия; установлены отдельные закономерности связи “структура действие”.

Показана перспектива создания на основе 5-R-1,3,4-тиадиазолил-2-амидов 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-кар боновых кислот потенциальных фунгицидов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

В качестве перспективного гепатопротекторного средства предложен 3-нонил-4-гидрокси-2-оксохинолин, для которого разработан проект временной фармакопейной статьи.

Ключевые слова: 4-гидрокси-2-оксохинолин, алкилантранилаты, синтез, термолиз, гетероциклизация, гепатопротекторное средство.

Evtifeeva O.A. The synthesis, physico-chemical and biological properties of 3-substituted-4-hydroxy-2-oxoquinolines. - Manuscript.

The thesis for the Master Degree of Pharmacy in Speciality 15.00.02 - Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy. - Ukrainian Academy of Pharmacy, Kharkov, 1999.

New biologically active substances - 3-alkyl-4-hydroxy-2-oxoquinolines and their 4-O-acylderivatives; 3-bromosubstituted-2,4-dioxoquinolines; 5-R-1,3,4-thidiazolyl-2-amides 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinolines of 3-carboxylic acids - have been studied in the range of 3-substituted hydroxy(oxo)quinolines. The synthetic preparative methods for 3-alkyl-4-hydroxy-2-oxoquinolines and 1-R-3-brom-4-hydroxy-2-oxoquinolines have been developed. For the first time the possibility of the Dickman condensation realization was shown under thermolysis conditions. Unlike the classic conditions it is carried out in the absence of the basic catalysts. So the possible mechanism of this transformation has been suggested. UV-, IR-, PMR-spectra characteristics of the compounds synthesized have been studied. During the pharmacological screening effective substances with membranostabilizing, antioxidant, diuretic, anticoagulant and fungicidic activities have been revealed and some regularities of the “structure-action” relation have been established. The most perspective compound has been recommended as a potential hepatoprotective agent.

Key words: 4-hydroxy-2-oxoquinoline, alkylanthranilates, synthesis, thermolysis, heterocyclisation, hepatoprotective agent.

Размещено на Allbest.ur

...