Cинтез, властивості та біологічна активність ефірів та амідів 2 оксо-індолінкарбонових кислот

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська фармацевтична академiя

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

15.00.02 -- фармацевтична хімія і фармакогнозія

Cинтез, властивості та біологічна активність ефірів та амідів 2_оксо-індолінкарбонових кислот

Ковальова Світлана Володимирівна

Харків -- 1999

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Болотов Валерій Васильович, Українська фармацевтична академія, завідуючий кафедрою аналітичної хімії

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, професор Українець Ігор Васильович Національна фармацевтична академія України, професор кафедри фармацевтичної 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

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Гриценко І.С.

Анотація

Ковальова С.В. “Синтез, властивості та біологічна активність ефірів та амідів 2-оксоіндолінкарбонових кислот”. - Рукопис.

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

Здійснено синтез йодметилатів та метилбензолсульфонатів основних ефірів та амідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- і 7-карбонових кислот. Шляхом конденсації ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з амінами, а також 2-оксоіндолінів з ефірами оксамінових кислот за Кляйзеном здійснено синтез амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот. Вивчено вплив на першу конденсацію природи аміну, природи розчинника, молярних співвідношень реагентів та температури. Структура одержаних сполук підтверджена даними елементного аналізу, ІЧ-, ПМР- та мас-спектрів. Проведено фармакологічний скринінг одержаних сполук. Для поглиблених фармакологічних досліджень рекомендовано 4'-броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліоксилової кислоти, який виявив високу протидифтерійну та виражену протизапальну активність.

Ключові слова: 2-оксоіндолін-1-, 5- та 7-карбонові кислоти, 2-оксоін-долін-3-гліоксилові кислоти, ефіри, аміди, синтез, фармакологічна активність.

Аннотация

Ковалева С.В. “Синтез, свойства и биологическая активность эфиров и амидов 2-оксоиндолинкарбоновых кислот”. - Рукопись.

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

Диссертация посвящена синтезу и изучению фармакологической активности неизученных в химическом и фармакологическом отношениях четвертичных солей основных эфиров и амидов 3,3-диарил-2-оксоиндолин-1-, 5- и 7- карбоновых кислот, а также амидов 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот.

Основные эфиры и амиды 3,3-диарил-2-оксоиндолин-1-, 5- и 7- карбоновых кислот получали путем конденсации галогенангидридов указанных кислот с 2-диалкиламиноэтанолами и 2-диалкиламиноэтиламинами соответственно. Кватернизацию указанных эфиров и амидов осуществляли с помощью йодистого метила или метилового эфира бензолсульфокислоты.

Изучена токолитическая активность полученных солей в сравнении с бриканилом. Установлено, что токолитическая активность изученных веществ зависит от их структуры. Эфиры проявляют более выраженную активность по сравнению с соответствующими амидами. Активность в значительной степени зависит от положения сложноэфирной группы в 2-оксоиндолиновом цикле. Наибольшую активность проявляют соединения, у которых она находится в положении 1 или 7. Соединения, содержащие сложноэфирную группу в положении 5 обладают токолитической активностью только лишь при наличии бензильного радикала у кольцевого атома азота.

Двумя путями осуществлен синтез амидов 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот. Первый из них заключается в конденсации этиловых эфиров 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот с алифатическими и ароматическими аминами. При этом предложен более эффективный, по сравнению с описанным в литературе, метод синтеза исходных этиловых эфиров 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот. Метод основан на восстановлении 3-гидразонов изатинов по Кижнеру в 2-оксоиндолины, которые без предварительного выделения из реакционной среды конденсировали с диэтилоксалатом по Кляйзену. Предложенный метод позволяет на 20% сократить расход металлического натрия, на 30% расход абсолютного этанола, а также значительно уменьшает время синтеза.

Изучено влияние на конденсацию этиловых эфиров 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот с аминами природы растворителя, природы амина, молярных соотношений между эфиром и аминами, а также температуры. Установлено, что первичные ароматические амины вступают в указанную конденсацию при кипячении в спиртовой среде с образованием соответствующих анилидов, а с алкиламинами при молярных соотношениях реагентов 1:1 реакция не идет. Использование удвоенного количества алкиламинов в этих условиях приводит в основном к отщеплению этоксалильного остатка у исходных эфиров с образованием N,N'-диалкилоксамидов. Наиболее подходящими для этой конденсации оказались трет-бутиловый спирт и апротонные растворители основного характера (диметилформамид, пиридин, диоксан). В среде последних алкиламины успешно вступают в указанную конденсацию при молярных соотношениях исходных продуктов 1:1. Использование удвоенного количества алифатического амина при нагревании на кипящей водяной бане также ведет к образованию N,N'-диалкилоксамидов. В то же время при проведении реакции в среде диметилформамида при комнатной температуре с хорошим выходом образуются амиды 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот. Установлено, что отрицательный исход реакции в спиртовой среде с алкиламинами связан с солеобразованием между аминами и эфирами 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот в енольной форме.

Изучено поведение исходных эфиров в конденсации с некоторыми орто-замещенными анилинами (о-фенилендиамин, о-аминофенол). Установлено, что в результате этой реакции образуются 3-(2-оксо-2,3-дигидро-1Н-индол-3-илиден)-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-2-он и 2-(2-оксо-2,3-дигидро-1Н-индол-3-илиден)-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-3-он соответственно.

Структура вновь синтезированных соединений подтверждена с помощью элементного анализа, ИК-, ПМР- и масс-спектров, а в случае амидов 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот также встречным синтезом путем конденсации 2-оксоиндолинов с эфирами оксаминовых кислот по Кляйзену.

Методом потенциометрического титрования в среде 60% водного диоксана определены рКа амидов 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот.

Проведен фармакологический скрининг амидов 2-оксоиндолин-3-глиоксиловых кислот на противовоспалительную, анальгетическую и противомикробную активности. Высказаны соображения о взаимосвязи между структурой изученных соединений и их фармакологической активностью.

Для углубленного фармакологического изучения отобран 4'-бром-анилид-5-бром-2-оксоиндолин-3-глиоксиловой кислоты, проявляющий высокую противодифтерийную и выраженную противовоспалительную активности. Для указанного соединения получено решение о выдаче патента Украины и разработан проект временной фармакопейной статьи.

Ключевые слова: 2-оксоиндолин-1-, 5- и 7- карбоновые кислоты, 2-оксоиндолин-3-глиоксиловые кислоты, эфиры, амиды, синтез, фармакологическая активность.

Annotation

Kovalyova S.V. “Synthesis, properties and biological activity of esters and amides of 2-oxoindolynecarbonic acids”. - Manuscript.

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

The synthesis of iodinemethylates and methylbenzolsulfonates of 3,3-diaryl-2-oxoindolyne-1-, 5- and 7-carbonic acids basic esters and amides has been carried out.

By means of the condensation of 2-oxoindolyne-3-glioxylic acids with the amides as well as 2-oxoindolynes with the esters of oxomynic acids according to Claisen method the synthesis of amides of 2-oxoindolyne-3-glyoxylic acids has been carried out.

Influence on the first condensation of amine nature, nature of the solvent, molar ratio of reagents and temperature has been studied. The structure of the obtained substances has been confirmed by the data of element analysis, IR-, PMR- and mass-spectra. Pharmacological screening of the obtained compounds has been carried out. For the profound pharmacological studying 4'-bromanylide-5-bromine-2-oxoindolyne-3-glyoxylic acid, which has high antidiphtherial and antiinflammatory activity has been selected.

Key words: 2-оxoindolyne-1-, 5- and 7-carbonic acids, 2-oxoindolyne-3-glyoxylic acids, esters, amides, synthesis, pharmacological activity.

1. Загальна характеристика роботи

ефір амід карбоновий кислота ортозаміщений

Актуальність теми. Створення нових високоефективних лікарських препаратів з низькою токсичністю є однією з основних задач фармацевтичної хімії.

У методологічному відношенні для вирішення цієї задачі найчастіше використовують метод модифікації структури сполук з відомою фармакологічною активністю.

Значний інтерес для пошуку сполук з високою фармакологічною активністю являють похідні індолу, серед яких відомі амінокислоти (триптофан), нейрогормон серотонін, ряд природних алкалоїдів і синтетичних засобів (індометацин, димекарбін) та ін. У хімічному та фармакологічному відношеннях маловивченими є 2-оксоіндолін-3-карбонові кислоти та їх похідні, серед яких відомі сполуки з протимікробною, протизапальною, анальгетичною та іншими видами фармакологічної дії.

Серед зазначених сполук маловивчені як у хімічному так і у фармакологічному відношеннях галоїдалкілати оснвних амідів і ефірів 2-оксоіндолін-1-, 5- і 7-карбонових кислот, а також аміди 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот.

Разом з тим, структурні особливості цих речовин дозволяють припустити наявність у них токолітичної, протимікробної, протизапальної та анальгетичної активності.

Пошук сполук зі вказаними видами фармакологічної дії становить значний інтерес.

Названі групи сполук і склали предмет цього дослідження.

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 0198 U 007011).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є синтез нових біологічно активних сполук у ряді оснвних ефірів і амідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- та 7-карбонових кислот, а також амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот, визначення найбільш перспективних з них для подальшого впровадження як потенційних лікарських засобів.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені такі задачі:

здійснити синтез йодметилатів і метилбензолсульфонатів N,N-діалкіламіноетилових ефірів і N,N-діалкіламіноалкіламідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- та 7-карбонових кислот;

розробити різні препаративні методики синтезу амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот:

шляхом конденсації 2-оксоіндолінів з ефірами оксамінових кислот;

шляхом амінолізу ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот;

вивчити конденсацію ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з деякими ортозаміщеними анілінами, структурні особливості котрих дозволяють припустити можливість гетероциклізації;

вивчити фізико-хімічні властивості одержаних сполук;

провести фармакологічний скринінг одержаних сполук і встановити елементи зв'язку між їх структурою та фармакологічною активністю;

відібрати найбільш перспективні хімічні сполуки для поглиблених фармакологічних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Розроблені методи синтезу четвертинних солей оснвних ефірів та амідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-оцтових, 5- і 7- карбонових кислот.

Запропонований спосіб синтезу етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот на основі 3-гідразонів ізатину, котрі є вихідними сполуками в синтезі амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот.

Вперше вивчені умови амінолізу вказаних ефірів в залежності від природи амінів, розчинників, молярних співвідношень між вихідними речовинами та температури.

Вивчені особливості конденсації зазначених ефірів з деякими ортозаміщеними анілінами.

У результаті проведених досліджень одержано близько 70 сполук, не описаних у літературі, структура котрих підтверджена даними елементного аналізу, ІЧ-, ПМР- і мас-спектрів, а у деяких випадках - зустрічним синтезом.

Вивчена токолітична, протизапальна, анальгетична та протимікробна активність одержаних сполук. Установлені елементи зв'язку між структурою та фармакологічною активністю одержаних речовин.

Серед вивчених речовин знайдені сполуки з високою токолітичною, протизапальною, анальгетичною та протимікробною активністю.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені методи одержання йодметилатів і метилбензолсульфонатів N,N-діалкіламіноетилових ефірів і N,N-діалкіламіноалкіламідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- та 7-карбонових кислот і амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот, які можуть бути використані для подальшого спрямованого синтезу біологічно активних сполук.

Розроблена методика одержання етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з виключенням стадії отримання 2_оксоіндолінів, що значно зменшує витрати металічного натрію та абсолютного етанолу, а також скорочує час, відведений на синтез.

Проведений фармакологічний скринінг синтезованих сполук поширює подальший цілеспрямований пошук потенційних лікарських засобів.

Як перспективний протидифтерійний засіб для подальших поглиблених досліджень запропоновано 4'-броманілід 5-бром-2-оксоіндолін-3-гліокси-лової кислоти, для якого розроблено проект тимчасової фармакопейної статті.

Розроблені методи синтезу, а також результати фізико-хімічних і фармакологічних досліджень впроваджено в науково-дослідну роботу та навчальний процес кафедр фармацевтичної хімії Запорізького медичного університету та Української фармацевтичної академії.

Особистий внесок здобувача:

експериментальна синтетична частина роботи, спектральні дослідження, а також розробка проекту ТФС виконані особисто автором;

результати синтетичних, фізико-хімічних і біологічних досліджень оброблені, систематизовані та проаналізовані дисертантом.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи доповідався на науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю УкрФА “Досягнення сучасної фармації - в медичну практику” (Харків, 1996); на Українській конференції “Хімія азотвмісних гетероциклів” (Харків, 1997); на Українській конференції, приуроченій 80-річчю ДДУ “ХVIII Українська конференція з органічної хімії” (Дніпропетровськ, 1998); на сесії Відділення хімії НАН України “Наукові основи розробки лікарських препаратів” (Харків, 1998).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 3 статтях, 1 патенті України, 1 тезах доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, трьох розділів, загальних висновків, списку літературних джерел, 4 додатків.

Загальний об'єм дисертації складає 146 сторінок.

Робота ілюстрована 57 схемами, 10 рисунками і 17 таблицями.

Перелік використаних літературних джерел містить 219 найменувань.

2. Основний зміст роботи

Синтез і властивості основних ефірів і амідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- і 7-карбонових кислот

Отримання вихідних 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-оцтових кислот (3) здійснювали шляхом конденсації 3,3-діарил-2-оксоіндолінів (1) і етилового ефіру хлороцтової кислоти в присутності етилату натрію з подальшим лужним гідролізом утворених ефірів 2 (схема 1):

Схема 1

Основні ефіри та аміди одержували в результаті конденсації хлорангідридів 4 з 2-діалкіламіноетанолами або 2-діалкіламіноетиламінами відповідно. Отримані гідрохлориди N,N-діалкіламіноетилових ефірів і N,N-діалкіламіно-етиламідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-оцтових кислот (5) переводили в основи, які за допомогою метилйодиду або метилового ефіру бензолсульфокислоти перетворювали в четвертинні амонієві солі загальної формули 6 (схема 2).

Схема 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

6: a R=H, R'=CH₃, Ar=C₆H₄CH₃-n, X=О, Y= C₆H₅SO₃?; б R=H, R'=C₂H₅, Ar=C₆H₄CH₃-n, X=О, Y=I?; в R=5-NO₂, R'=C₂H₅, Ar=C₆H₄CH₃-n, X=О, Y=I?;

г R=5-Br, R'=C₂H₅, Ar=C₆H₅, X=О, Y=I?; д R=5-Cl, R'=C₂H₅, Ar=C₆H₅, X=О, Y=I?; е R=H, R'=C₂H₅, Ar=C₆H₄CH₃-n, X=NH, Y=I?; є R=H, R'=CH₃, Ar=C₆H₄CH₃-n, X= NH, Y= C₆H₅SO₃?

Синтез йодметилатів основних ефірів 3,3-дифеніл-2-оксоіндолін-5- і 7-карбонових кислот (11а-д) здійснювали за схемою 3. Омиленням ефірів 7 одержували відповідні кислоти 8, які взаємодією з хлористим тіонілом переводили в хлорангідриди 9. Останні конденсували з діалкіламіноетанолами. При цьому утворювались гідрохлориди основних ефірів 10, котрі переводили в основи, а потім піддавали кватернізації за допомогою метилйодиду.

Схема 3

Размещено на http://www.allbest.ru/

11: положення складноефірної групи 5:

а) R=H, R?=CH₃;

б) R=H, R?=C₂H₅;

в) R=CH₂C₆H₅, R? =CH₃

г) R=H, R?=CH₃;

д R=H, R?=C₂H₅

Отримані йодметилати та метилбензолсульфонати 6б-є, 11а-д є кристалічними сполуками білого кольору (6а-світло-жовтого кольору), дуже мало розчинні у воді.

Структура сполук підтверджена за допомогою елементного аналізу та ІЧ-спектрів.

За даними дослідження токолітичної активності встановлено, що в ряді сполук 6а-є найбільш виражений гальмуючий вплив на діяльність матки виявляють ефіри 6а-д. Порівняльна релаксуюча спроможність ефіру 6б з бриканілом (аналогом за фармакологічною дією) свідчить, що за утеродепримуючою дією він близький до останнього і є цікавим для поглибленого вивчення.

Токолітична активність йодметилатів 11а-д залежить від природи алкільних радикалів R?, наявності замісника біля кільцевого атому азоту, а також від розташування складноефірної групи в анельованому бензольному кільці (йодметилати, які містять складноефірну групу у положенні 5 при відсутності замісника у кільцевому атому азоту токолітичної активності не виявили). Переміщення складноефірної групи в положення 7 (сполука 11д) приводить до появлення вираженої токолітичної активності. Вказана сполука виявилася найактивнішою в ряді похідних 11а-д.

За гострою токсичністю вивчені похідні слід віднести до малотоксичних сполук.

2. Синтез і властивості амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот

Синтез амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот здійснювали двома шляхами. Перший з них полягав в конденсації етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з амінами, а другий - в конденсації 2 оксоіндолінів з ефірами оксамінових кислот.

Необхідні для синтезу амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот 2-оксоіндоліни 15 і етилові ефіри 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот 16 добували з ізатинів 12 за схемами 4 та 5 відповідно.

Схема 4

Ізатини 12 при конденсації з гідразин гідратом утворюють гідразони ізатинів 13, які за умовами реакції Кіжнера-Вольфа через перехідні стани А і Б утворюють натрієві солі 2_оксоіндолінів 14. Останні під дією кислот перетворюються на 2_оксоіндоліни 15, які в умовах складноефірної конденсації з діетилоксалатом за Кляйзеном утворюють етилові ефіри 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот 16 (схема 5):

Схема 5

Враховуючи, що схема синтезу ефірів 16 з гідразонів 13 має істотний недолік (для синтезу 1 моля цільового продукту потрібно 6,2 моля металічного натрію та 1 л абсолютного етилового спирту), а також те, що металічний натрій та абсолютний етанол використовуються як на стадії добування натрієвих солей 2_оксоіндолінів 14 із гідразонів 13 (схема 4), так і на стадії добування етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот 16 із 2_оксоіндолінів 15 (схема 5), ми спробували виключити стадію виділення 2_оксоіндолінів 15 і проводити конденсацію натрієвих солей 2_оксоіндолінів 14 з діетилоксалатом у реакційному середовищі після завершення процесу відновлення гідразонів (схема 4).

Проведені дослідження дозволили зробити висновок про те, що такий шлях синтезу приводить до практично однакових виходів цільових продуктів 16, і дозволяє скоротити витрати металічного натрію, абсолютного етанолу та часу.

Конденсацією етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з амінами одержували аміди 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот. Однією з задач було вивчити вплив на зазначену реакцію різних факторів - природи аміну, природи розчинника, молярних співвідношень між ефірами 16 і амінами, температури.

Зважаючи на те, що 3-ацильні похідні 2_оксоіндоліну характеризуються високим ступенем енолізації, структуру ефірів 16 можна подати у вигляді кетонних 16 і енольних А і Б форм, стабілізованих внутрішньомолекулярними водневими зв'язками (схема 6):



Схема 6

Відомо, що неводні розчинники можуть істотно впливати на таутомерні перетворення, реакційну здатність сполук (механізм і швидкість реакцій, їх напрямок), що пояснюють багатьма причинами (вплив діелектричної проникності середовища, в'язкістю, вибірковою та специфічною сольватацією).

Багато які реакції піддаються біфункціональному каталізу. Зокрема, амфотерні розчинники (спирти) сприяють здійсненню багатоцентрових (пушпульних) механізмів, які забезпечують синхронність розриву старих і утворення нових зв'язків, що є вигідним у енергетичному відношенні.

Нами встановлено, що в середовищі спиртів (метанол, етанол, пропанол) конденсація первинних аліфатичних амінів з ефірами 16 не відбувається. Це можна пояснити тим, що ці ефіри виявляють кислотні властивості та з аліфатичними амінами утворюють солі (схема 7). В результаті аміни втрачають нуклеофільність і реакція не проходить. Утворення солей 17 було підтверджено нами експериментально.

Схема 7

Тривале кип'ятіння ефіру 16 з аліфатичними амінами в молярних співвідношеннях 1:1 не приводить до утворення амідів.

При використанні подвійної кількості аліфатичних амінів кип'ятіння в зазначених спиртах приводить до утворення незначної кількості амідів 18 (схема 8).

Схема 8

Размещено на http://www.allbest.ru/

18: R=H; R?=H;Br; R?= н-C₃H₇; іsо-C₃H₇; (C₂H₅)₂N-(CH₂)₂; H₃CO-(CH₂)₃; H₃C-(CH₂)₄; HO-C₂H₄; H₃C-(CH₂)₃; HOOC-CH₂; HOOC-(CH₂)₃; HOOC-(CH₂)₅

При цьому паралельно проходить процес деацилювання ефірів 16 з утворенням N,N'-діалкілоксамідів 19. Структура останніх була підтверджена зустрічним синтезом при взаємодії відповідних амінів з діетилоксалатом. Слід відмітити, що другий процес є переважнішим.

Тим часом проведення вказаної конденсації в середовищі трет-бутилового спирту приводить до утворення амідів 18 з виходом понад 80%. Це, очевидно, пов'язано зі стеричними особливостями трет-бутанолу в сольватаційних явищах, а також його підвищеною нуклеофільністю в порівнянні з вищеназваними спиртами. Слід відмітити, що процес амідування ефірів первинними аліфатичними амінами успішно відбувається в середовищі основних апротонних розчинників: піридині, діоксані, диметилформаміді при молярних співвідношеннях реагентів 1:1. При використанні подвійної кількості аліфатичного аміну при нагріванні на киплячій водяній бані утворюється суміш відповідного аміду 18 та N,N'-діалкілоксаміду 19. В той же час при проведенні реакції у середовищі диметилформаміду при кімнатній температурі з добрим виходом утворюються аміди 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот.

При проведенні конденсації ефірів 16 з амінокислотами в реакційне середовище додавали еквімолярну кількість триетиламіну для зв'язування карбоксильної групи.

Схема 9

Інакше поводять себе в реакції амідування ефірів 16 ароматичні аміни. Так, при взаємодії ефірів 16 з анілінами в середовищі етанолу у молярному співвідношенні 1:1 з високим виходом утворюються аніліди 20 (схема 9).

20: R=H; СН₃; R?=H;Br; Ar= C₆Н₅; 4-Br-C₆Н₄; 4-Cl-C₆Н₄; 2,5-Cl₂-C₆Н₃; 4-F-C₆Н₄; 3-I-C₆Н₄; 4-I-C₆Н₄; 4-COOH-C₆Н₄; 3-COOH-4-OH-C₆Н₃; 4-OH-C₆Н₄; 4-COСН₃-C₆Н₄; 3-OСН₃-C₆Н₄; 4-OСН₃-C₆Н₄; 3-СН₃-C₆Н₄; 4-СН₃-C₆Н₄;

4-OC₂Н₅-C₆Н₄; 4-NO₂-C₆Н₄; 1-C₁₀Н₇; 2-C₁₀Н₇; 4-N(СН₃)₂-C₆Н₄; C₆Н₅-СН₂;

4-COO(СН₂)₂N(C₂Н₅)₂-C₆Н₄; 4-SCHF₂-C₆Н₄; 4-OCF₃-C₆Н₄; 3-SO₂NH₂-C₆Н₄; 4-SO₂NH₂-C₆Н₄; 4-Cl-C₆Н₄-СН₂; 2-C₅Н₄N-СН₂; 3-C₅Н₄N-СН₂; 3-C₅Н₄N; C₆Н₅-СH(СН₃); C₆Н₅-(СН₂)₂; 1-C₁₀Н₇-NH(СН₂)₂NH; C₆Н₁₁

Така поведінка анілінів, очевидно, може пояснюватись тим, що ароматичні аміни в порівнянні з аліфатичними, є значно слабкішими основами в результаті взаємодії неподіленої пари електронів атома азоту з делокалізованими -орбіталями ароматичного ядра. У результаті анілін не може утворити сіль зі слабкою кислотою - енольною формою ефірів 16 і реакція амідування проходить успішно.

Алкіл- і ариламіди 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот являють собою кристалічні речовини жовтого кольору, нерозчинні у воді, розчинні в діоксані, диметилформаміді і диметилсульфоксиді. Розчини цих речовин у зазначених розчинниках з розчином заліза (III) хлориду утворюють інтенсивне чорно-фіолетове забарвлення, що пов'язано з енолізацією цих сполук. З енолізацією пов'язана також розчинність цих сполук у водно-спиртових розчинах лугів.

Кислотно-основні рівноваги в розчинах амідів формули 18 можна подати схемою 10.



Схема 10

Структуру амідів підтверджували за допомогою елементного аналізу, ПМР- та ІЧ-спектроскопії. В ІЧ-спектрах останніх відсутня характерна смуга коливань _С=О 2_оксоіндолінового циклу в області 1715 см^-1, що очевидно, пов'язано з утворенням структур А або В (схема 10). В області коливаньу цих сполук є лише одна смуга 1663-1650 см^-1.

Слід відмітити, що структура синтезованих амідів була підтверджена також зустрічним синтезом у результаті конденсації ефірів відповідних оксамінових кислот з 2_оксоіндолінами 15 за Кляйзеном (схема 11).

Указана конденсація викликає інтерес не тільки з точки зору підтвердження структури амідів 18, проте має також самостійне значення для синтезу цих речовин. Як правило, цей метод дозволяє синтезувати аміди з виходом не менше 70%. Крім того, в ряді випадків синтез цільових продуктів вдається здійснити лише за допомогою останнього методу.

Слід відмітити, що етилові ефіри 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот не вступають в конденсацію з ариламінами, котрі містять замісники в положенні 2 бензольного ядра з причини стеричних перешкод або замісники з сильно виявленими електроноакцепторними властивостями в положенні 4. Указані аміди вдалося одержати тільки за другим методом.

Схема 11

18: R=H; R?=H; NO₂; R?= 2-COOH-C₆Н₄; 3-COOH-C₆Н₄; 2-NO₂-C₆Н₄; 2,4-Cl₂-C₆Н₃; 2-C₆Н₅-C₆Н₄; 4-Br-C₆Н₄; 4-F-C₆Н₄

Слід зазначити цікаву поведінку етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот в реакції конденсації з деякими орто-заміщеними аніліну (о-амінофенол, о-фенілендіамін). Можно припустити, що вказані перетворення проходять за схемою 12.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема 12

Очевидно, на першій стадії указані ариламіни реагують з утворенням проміжних ариламідів, котрі далі піддаються внутрішньомолекулярній циклізації в результаті взаємодії електрофільного та нуклеофільного центрів.

Структура одержаних сполук підтверджена за допомогою ПМР-, а також мас-спектроскопії.

Порівняння ПМР-спектра 3-(2-оксо-2,3-дигідро-1Н-індол-3-іліден)-1, 2, 3, 4-тетрагідрохіноксалін-2-ону (21а) зі спектром продукту конденсації з о-амінофенолом свідчить про те, що вони подібні за положенням і мультиплетністю сигналів, за виключенням сигналу при 11,91 м.ч. у сполуки 21а, котрий зумовлений сигналом протону групи NН у положенні 4 хіноксалінового циклу. Враховуючи що цей факт може бути підтвердженням однотипності топології структур, які порівнюються, сполуці 21б слід приписати структуру 2-(2-оксо-2,3-дигідро-1Н-індол-3-іліден)-3,4-дигідро-2Н-1,4-бензоксазин-3-ону.

Синтезовані нами алкіл- 18 та ариламіди 20 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот були піддані фармакологічному скринінгу на виявлення протизапальної, анальгетичної та протимікробної активності.

Як виявилось ряд сполук проявляють високу антиексудативну активність і в більшості випадків достовірно перевищують препарат порівняння (індометацин) в 1,4-1,8 разів. Слід відмітити, що найбільш висока протизапальна активність спостерігається у речовин, які містять у ариламідному залишку галогени (Br, Cl), нітро- та карбоксильну групу. При чому максимальні значення активності спостерігаються у них на другу та третю годину проходження запального процесу. У речовин, які містять залишки амінокислот активність спостерігається на 24 годину експерименту. Алкіламіди не виявили вираженої протизапальної активності.

При дослідженні анальгетичної дії було встановлено, що найбільш активними сполуками виявились аніліди, які вміщують в положенні 4 ариламідної групи такі замісники, як Br- або NO₂- групу. Зазначені сполуки у 1,1-1,5 рази перевищували анальгетичну активність препарату порівняння (вольтарен).

Протимікробну активність отриманих сполук вивчали по відношенню їх до слідуючих тест-штамів: Staphylococcus aureus (AТCC 25923), Esherichia coli (AТCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (AТCC 25853), Bacillus subtilis (AТCC 6633).

Дослідження показали, що з 30 сполук протимікробну активність у відношенні до різних штамів мікроорганізмів у концентрації 15,62-31,25 мкг/мл виявили 7 сполук, а у концентрації 62,5 мкг/мл - 19. При цьому 4'-броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліоксилової кислоти виявився активним у відношенні до всіх використаних тест-штамів.

Аналізуючи результати досліджень можна зробити висновок, що визначаючими факторами для виявлення вибіркової антимікробної активності є наявність у положенні 1 оксіндольного кільця СН₃-групи або атому Br у положенні 5. Наявність замісників (-Br, -СООН, -NO₂, -OCH₃) в ариламідній групі також важлива для виявлення протимікробної дії. В ряду алкіламідів суттєво розширює спектр дії наявність в молекулі ізопропільного залишку, в той час, як карбоксиалкільні залишки значного впливу на протимікробну активність не справляють.

Розширюючи спектр мікробіологічних досліджень було встановлено, що для деяких синтезованих сполук притаманна протидифтерійна активність.

При цьому показано, що 4'-броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліокси-лової кислоти за рівнем бактеріостатичної і бактеріцидної активності може бути віднесений до речовин з направленою протидифтерійною активністю, яка проявляється у відношенні токсогенних штамів і не проявляється у відношенні дифтероїдів, які входять до складу нормальної мікрофлори носо- і ротоглотки.

Таким чином, проведені фармакологічні дослідження відкривають перспективу створення нових лікарських препаратів на основі похідних 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот. Зокрема, 4'-броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліоксилової кислоти, який виявив високу активність у відношенні палички дифтерії при низькій токсичності рекомендовано для поглиблених фармакологічних досліджень як потенційний протидифтерійний засіб. На вказану субстанцію нами розроблено проект тимчасової фармакопейної статті.

Загальні висновки

Здійснено синтез йодметилатів та метилбензолсульфонатів N,N-діалкіламіноетилових ефірів та N,N-діалкіламіноетиламідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- і 7-карбонових кислот.

Запропоновано спосіб синтезу ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот на основі гідразонів ізатину, який дозволяє скоротити витрати металічного натрію, абсолютного етанолу та часу, витраченого на перетворення.

Шляхом конденсації етилових ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з алкіл- та ариламінами вперше синтезовано ряд відповідних амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот. Вивчено вплив на дану реакцію різних факторів (природи аміну, розчинника, молярних співвідношень між вихідними речовинами, температури).

Вперше вивчена конденсація ефірів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот з деякими орто- заміщеними аніліну (о-фенілендіамін, о-амінофенол). В результаті синтезовані 3-(2-оксо-2,3-дигідро-1Н-індол-3-іліден)-1,2,3,4-тетрагідрохіноксалін-2-он та 2-(2-оксо-2,3-дигідро-1Н-індол-3-іліден)-3,4-дигідро-2Н-1,4-бензоксазин-3-он відповідно.

Структура нових синтезованих сполук підтверджена даними елементного аналізу, ІЧ-, ПМР-, мас-спектрів, в ряді випадків - зустрічним синтезом, а також якісними реакціями на окремі функціональні групи. Методом потенціометричного титрування вивчені кислотно-основні властивості ряду амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот.

Проведено фармакологічний скринінг синтезованих сполук на токолітичну, протизапальну, анальгетичну та протимікробну активності. При цьому виявлені сполуки з високою токолітичною активністю в ряду галоїдалкілатів та метилбензолсульфонатів основних ефірів і амідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1-, 5- і 7-карбонових кислот і з високою протизапальною, анальгетичною та протимікробною активністю в ряду амідів 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот.

4'-Броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліоксилової кислоти, який виявляє високу протидифтерійну та виражену протизапальну активність на фоні низької токсичності відібраний для поглибленого фармакологічного дослідження. На вказану субстанцію розроблено проект тимчасової фармакопейної статті.

Обговорено питання про елементи зв'язку між структурою синтезованих сполук та їх біологічною активністю, що може бути використано для подальшого цілеспрямованого пошуку сполук з токолітичною, протизапальною, анальгетичною та протимікробною активностями в ряду похідних 2-оксоіндолінкарбонових кислот.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Синтез, властивості і токолітична активність йодметилатів N,N-діалкіламіноетилових ефірів 3,3-дифеніл-2-оксоіндолін-5 та 7-карбонових кислот / В.В. Болотов, С.В. Ковальова, В.І. Степаненко, С.М. Дроговоз та ін // Вісник фармації. - 1998.- №1(17).- С.8-10.

2. Синтез, властивості і токолітична активність йодметилатів та метилбензолсульфонатів N,N-діалкіламіноетилових ефірів та N,N-діалкіл-аміноетиламідів 3,3-діарил-2-оксоіндолін-1 оцтових кислот / В.В. Болотов, С.В. Ковальова, В.І. Степаненко, С.М. Дроговоз та ін // Вісник фармації.- 1998.- №1(17).- С.15-18.

3. Синтез, властивості та фармакологічна активність N-R-амідів 2-оксо-індолін-3-гліоксилових кислот / В.В. Болотов, С.В. Ковальова, В.І. Степаненко, Д.Ю. Матвієнко // Фізіологічно активні речовини.-1999.-№1(27).-С.51-54.

4. Рішення про видачу патенту України по заявці № 98105368 МПК⁶С07Д 209/34, А61К 31/40. п-Броманілід-5-бром-2-оксоіндолін-3-гліоксилової кислоти, який проявляє антимікробну активність у відношенні Corynebacterium diphtheriae / Болотов В.В., Ковальова С.В., Степаненко В.І., Дикий І.Л. (Україна). Заявл. 13.10.98.

5. Випадок деацилювання похідних 2-оксоіндолін-3-гліоксилових кислот / Болотов В.В., Степаненко В.І., Ковальова С.В. // Тез. доп. XVIII Української конференції з органічної хімії, 6-9 жовтня 1998 р. - Дніпропетровськ, 1998. - С. 158.

Размещено на Allbest.ru

...