Синтез, біологічна активність та зв'язок структура–властивості в низці похідних 1Н-індол-2,3-діонУ та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського

УДК 547.7+547.759+547.863+578.24

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Спеціальність 02.00.10 - Біоорганічна хімія

Синтез, біологічна активність та зв'язок структура-властивості в низці похідних 1Н-індол-2,3-діонУ ТА 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну

Шибінська Марина Олегівна

Одеса - 2011

Дисертація є рукописом

Робота виконана у відділі медичної хімії Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України.

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Ляхов Сергій Анатолійович, Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України, старший науковий співробітник відділу медичної хімії.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Земляков Олександр Євгенович, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, професор кафедри органічної та біологічної хімії доктор хімічних наук, старший науковий співробітник БОГЗА Сергій Леонідович Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, завідувач відділу хімії біологічно активних сполук

Захист відбудеться “ 21 ” жовтня 2011 р. о 10⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.219.02 в Фізико-хімічному інституті ім. О.В. Богатського НАН України за адресою: 65080, м. Одеса, Люстдорфська дорога, 86.

З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці Фізико-хімічного інституту ім. О.В.Богатського НАН України.

Автореферат розісланий “ 13 ” вересня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 41.219.02, кандидат хімічних наук Л.О. Литвинова.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Вірусні захворювання становлять значну загрозу життю та здоров'ю людини, завдають значні економічні збитки. Стан справ з їх профілактикою та терапією досі не можна вважати задовільним. З існуючих вакцин цілком ефективні лише вакцини проти не схильних до мутацій вірусів. Вадою високоспецифічних етіотропних препаратів (ремантадин, таміфлю, тощо) є саме їх висока специфічність, бо в цьому випадку навіть незначна мутація може призводити до утворення стійкого до препарату штаму вірусу. Значним недоліком хіміотерапевтичних противірусних засобів широкого спектра дії (типовим представником є рибавірин) є їх токсичність та ціла низка важких побічних ефектів.

Тільки інтерферони значною мірою відповідають водночас вимогам широкого спектра дії, відносної безпечності та нешкідливості. Але, при застосуванні екзогенних інтерферонів значним є ризик передозування, яке не відповідає загальному стану імунної системи пацієнта; при довготривалому застосуванні препаратів інтерферону, особливо у великих дозах, характерним є продукування організмом реципієнта анти-інтерферонових антитіл. Недоліків інтерферонів значною мірою позбавлені їх індуктори, тобто сполуки здатні викликати синтез ендогенного інтерферону. Серед таких відомі віруси, високомолекулярні (ларіфан, polyI-polyC, дріжджова РНК) та низькомолекулярні сполуки - дибазол, арбідол, амізон, циклоферон, аміксин. Аміксин ефективний відносно широкого спектра вірусів (представників 19 сімейств), має протизапальну дію, є коректором імунної системи, значно підвищує рівень неспецифічної резистентності до внутрішньоклітинних збудників. Аналіз сукупності всіх відомих видів біологічних властивостей аміксину призвів до припущення, що підґрунтям противірусної дії широкого спектра та індукції інтерферону, що притаманні аміксину, є його здатність до інтеркаляції у дволанцюгові полінуклеотиди. Однак, попри високу ефективність аміксину, він, нажаль, не є панацею від усіх вірусних захворювань і пошук нових ефективних противірусних препаратів та індукторів інтерферону залишається і досі актуальним.

Перспективним класом гетероциклів, що як і аміксин є інтеркаляторами ДНК, на наш погляд, є індолохіноксаліни, для аміноетильних похідних яких Я. Бергманом із співавторами була показана висока активність відносно вірусу простого герпесу. Однак, цей клас сполук вкрай мало досліджено як з точки зору пошуку нових активних речовин, так і навіть синтезу цих сполук.

Актуальність даної дисертації визначається необхідністю систематичного дослідження залежності структураактивність в низці планарних поліциклічних сполук - похідних 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну та 1H-індол-2,3-діону (який є вихідною сполукою для синтезу індолохіноксалінів) як потенційних інтеркаляторів ДНК, інгібіторів вірусної репродукції та індукторів інтерферону.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів відомчих та прикладних тем відділу медичної хімії Фізико-хімічного інституту НАН України: „Молекулярні механізми, дія та конструювання біологічно активних сполук (нейротропних, противірусних, антимікробних)” (№ держ. реєстрації 0102U001629, 2002 - 2006); „Структурно-функціональне дослідження біологічно активних сполук, каталітичних систем та матеріалів для оптоелектроніки” (№ держ. реєстрації 0107U001300, 2007 - 2011); „Дизайн, синтез та зв'язок структура-властивості в низці інтерферон-індукуючих та противірусних лігандів ДНК” (№ держ. реєстрації 0104U004313, 2004 - 2006); „Ліганди нуклеїнових кислот - кандидати для предклінічного дослідження як перспективні індуктори інтерферону та противірусні препарати” (№ держ. реєстрації 0104U006040, 2007 - 2009); „Дослідження можливості застосування у медицині як противірусних та інтерфероніндукуючих засобів похідних нафталіміду та індолохіноксаліну” (№ держ. реєстрації 0107U001408, 2007 - 2008).

Мета та завдання дослідження. Мета роботи - синтез, дослідження властивостей похідних 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну та зв'язку структуравластивості серед них. Для досягнення поставленої мети доцільним було вирішення наступних завдань:

1. Відпрацювання методів синтезу та синтез основних напівпродуктів - N-заміщених 1Н-індол-2,3-діонів, 6-галогеноалкіл-6Н-індоло[2,3-b]хіноксалінів, індолохіноксалін-6-ілкарбонових кислот, 7-бромоетил-7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну та 6-бромоетил-1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

2. Відпрацювання та вдосконалення методів синтезу та синтез оснувних похідних 1Н-індол-2,3-діону, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну, встановлення їхньої структури.

3. Вивчення спектральних, фізико-хімічних, цитотоксичних, противірусних та інтерфероногенних властивостей та афінітету до ДНК синтезованих сполук.

4. Аналіз зв'язку “структура-властивість” вивчених сполук.

Об'єкт дослідження - похідні 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

Предмет дослідження - афінітет до ДНК похідних 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, зв'язок між їхньою структурою, афінітетом до ДНК та біологічною активністю.

Методи дослідження - органічний синтез, ІЧ, ¹Н ЯМР спектроскопія, мас-спектрометрія, рентгеноструктурний аналіз, спектрофотометрія та спектрофлуориметрія.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблені та вдосконалені методи синтезу похідних 1Н-індол-2,3-діону, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну. Вперше синтезовані похідні 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну та 2,3-дигідро-1H-3a,8,12b-триаза-бензо[e]ацефенантрилен.

Синтезовані раніше неописані основні похідні 1Н-індол-2,3-діону, 6-аміноалкіл-6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліни, основні аміди та естери індолохіноксалін-6-ілкарбонових кислот, 7-аміноетил-7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліни та 6-аміноетил-1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліни; досліджено їх афінітет до ДНК, цитотоксичність, противірусну та інтерфероніндукуючу активності.

Встановлено, що аміноацилгідразони 1Н-індол-2,3-діону є інтеркаляторами ДНК, встановлений факт індукції інтерферону аміноацилгідразонами 1Н-індол-2,3-діону та похідними індолохіноксаліну. Показано високу противірусну активність похідних індолохіноксаліну відносно РНК-вмісних вірусів (на прикладі вірусу везикулярного стоматиту).

Виявлено деякі закономірності зв'язку структура - властивості у низці аміноацилгідразонів 1Н-індол-2,3-діону та 1-(2-діетиламіноетил)-1Н-індол-2,3-діону, а також у низці похідних 6-аміноетил-6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 7-аміноетил-7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 6-аміноетил-1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну. Встановлено вплив зміни довжини та будови метиленового ланцюга 6-аміноалкіліндолохіноксалінів на афінітет до ДНК, цитотоксичність, противірусну та інтерферонінідукуючу активності.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено зручний та м'який метод аміноетилування 1Н-індол-2,3-діону та отримання аміноацилгідразонів 1Н-індол-2,3-діону. Розроблено загальний метод синтезу 6-аміноалкіліндолохіноксалінів, що дозволяє отримувати широкий спектр похідних індолохіноксаліну з виходами 50 - 60 % за всіма стадіями.

Серед похідних індолохіноксаліну виявлені високоефективні противірусні агенти та індуктори інтерферону, що проявляють більшу противірусну активність та меншу цитотоксичність ніж препарат порівняння аміксин. Відібрані 3 сполуки для розширених біологічних досліджень як кандидати для клінічного впровадження.

Особистий внесок здобувача полягає у синтезі похідних 1Н-індол-2,3-діону, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну; проведенні флуориметричних, фотометричних та віскозиметричних досліджень; аналізі спектральних даних; вивченні афінітету до ДНК; обробці всієї сукупності отриманих даних.

Противірусна, інтерфероніндукуюча активність та цитотоксичність in vitro вивчена в Інституті мікробіології та вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України с.н.с. Жолобак Н.М. із співробітниками (м. Київ).

Спектральні дослідження проведено спільно з співробітниками ФХІ ім. О.В. Богатського НАН України: с.н.с., к.х.н. О.В. Мазепою та аспірантом І.М. Ракіповим (мас-спектри електронного удару та бомбардування швидкими атомами), інженером С.П. Краснощокою (ІЧ спектри). Спектри ¹Н ЯМР зареєстровані співробітником Інституту органічної хімії НАН України (Київ) с.н.с. Піроженком В.В. та співробітниками Інституту фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України с.н.с., к.х.н. Галатом В.Ф. та Зубрицьким М.Ю. Двовимірні спектри ЯМР (COSY та NOESY) зареєстровані провідним науковим співробітником Київського національного університету ім. Тараса Шевченка д.х.н. Туровим О.В. Рентгеноструктурні дослідження були проведені співробітником Інституту прикладної фізики АН Молдови к.х.н. В. Х. Кравцовим. Постановка завдань, аналіз та обговорення результатів і формулювання висновків дисертації проведені сумісно із науковим керівником к.х.н., с.н.с. С. А. Ляховим.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися й обговорювалися на VII та IX Молодіжній науковій школі-конференції з органічної хімії (Єкатеринбург, 2004 та Москва, 2006); Х та ХII з'їзді товариства мікробіологів України (Одеса, 2004 та Ужгород, 2009); ХХ та ХХІ Українських конференціях з органічної хімії (Одеса, 2004 та Чернігів, 2007); Міжнародній конференції „Хімія нітрогенвмісних гетероциклів” (Харків, 2006, 2009); IX Конференції молодих вчених та студентів-хіміків Південного регіону України (Одеса, 2006); Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю „Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів” (Львів, 2008); Міжнародному симпозіумі „Advanced Science in Organic Chemistry” (Місхор, 2010).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 5 статтей, тези 7 доповідей на міжнародних та українських конференціях, отримано 5 патентів України.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літератури (розділ 1), обговорення результатів (розділи 2 - 3), експериментальної частини (розділ 4), висновків, списку цитованої літератури (148 джерел). Робота викладена на 180 сторінках, містить 90 рисунків і 21 таблицю.

Основний зміст роботи

Перший розділ є оглядом літератури щодо методів синтезу та біологічної активності похідних 1Н-індол-2,3-діону (ізатину) та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

Другий розділ присвячено методам синтезу похідних 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

Вибір аміноацилгідразонів ізатину як об'єктів дослідження обумовлений наявністю противірусної активності у тіосемікарбазонів 1-алкілізатину. Серед похідних 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну раніше у літературі були описані лише деякі 6-аміноетил-6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліни. Вважалося доцільним розширити спектр цих сполук, оцінити вплив термінальної аміногрупи, довжини та будови бокового ланцюга на біологічну активність. Для виявлення впливу змін у будові гетероциклічної системи на біологічну активність як об'єкти дослідження були обрані похідні 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну та 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]-хіноксаліну.

Синтез об'єктів дослідження.

Алкілуванням ізатину (1) 20-разовим надлишком дибромоетану та метилбромоацетатом в ДМФА в присутності карбонату калію при кімнатній температурі були отримані похідні 2 та 3 з виходами 78 та 80 %, відповідно. Діетиламіноетильне похідне ізатину (4) одержували аміноалкілуванням ізатину (1) дією діетиламіноетилхлориду. Реакцію проводили в двофазовому водно-органічному (насичений розчин карбонату калію - хлороформ) середовищі при кімнатній температурі. Застосування тетрабутиламонію хлориду як каталізатору міжфазового переносу призводило до дворазового зменшення часу, необхідного для досягнення високих виходів, але не впливало на вихід продукту.

Аміноацетил- та амінопропаноїлгідразони ізатину одержували конденсацією 1 з аміноацетил- та амінопропаноїлгідразидами у киплячому етанолі в присутності надлишку концентрованої соляної кислоти. Слід зазначити, що виходи амінопропаноїлгідразонів (12, 13) були нижчими за аміноацетилгідразони (5 - 11). У випадку аміноацил- (14 - 18) та амінопропаноїлгідразонів (19 - 22) діетиламіноетилізатину реакцію проводили у абсолютному етанолі з використанням концентрованого розчину HCl в 1,4-діоксані.

Алкілуванням ізатину (1) 1-бромо-3-хлоропропаном та 1-бромо-4-хлоробутаном у ДМФА в присутності надлишку карбонату калію при кімнатній температурі були отримані 1-(-галогеноалкіл)-індол-2,3-діони 24 та 26 з виходами 80 - 85 % . Подальша конденсація сполук 3, 24 та 26 з о-фенілендіаміном у середовищі киплячої оцтової кислоти призводила до 6-(-галогеноалкіл)-6H-індоло-[2,3-b]хіноксалінів 23, 25 та 27. Виходи продуктів 23, 25 та 27 відрізнялися залежно від будови вихідного галогеноалкілізатину. Так, при конденсації 1-бромоетилізатину (3) з о-фенілендіаміном вихід 6-бромоетиліндолохіноксаліну (23) складав 80 %, в той час як виходи 6-хлоропропіл- та 6-хлоробутиліндолохіноксаліну (25 та 27, відповідно) були значно меншими (30 % та 45%, відповідно), при цьому в реакційній суміші спостерігалися різноманітні побічні продукти невизначеної структури.

Враховуючи низькі виходи 6-хлоропропіл- та 6-хлоробутиліндолохіноксалінів (25 та 27, відповідно) при конденсації відповідних ізатинів 24 та 26 з о-фенілендіаміном в оцтовій кислоті, нами був відпрацьований інший метод синтезу 6-галогеноалкіліндолохіноксалінів. Конденсацією ізатину (1) з о-фенілендіаміном у киплячій оцтовій кислоті з виходом 85 % отримували 6Н-індоло[2,3-b]хіноксалін (28). Алкілування сполуки 28 дією дигалогеноалканів в ДМФА в присутності еквімолярної кількості метилату натрія в метанолі призводило до отримання сполук 25, 27, 29 та 30 з високими виходами (80 - 90 %).

Похідні 6-аміноетил-, 6-амінопентил- та 6-аміногексиліндолохіноксаліну (32 - 43, 45 - 48 та 50 - 53, відповідно) отримували амінодегідробромуванням сполук 23, 29 та 30 дією амінів при кип'ятінні в бензолі. Диметиламінопохідні 31, 44, 49 отримували при кімнатній температурі в ДМФА (у зв'язку з використанням водного розчину диметиламіну замість вільного аміну).

При амінодехлоруванні похідного 25 при кип'ятінні в бензолі у присутності надлишку діетиламіну через 70 год вихід цільового продукту 62 складав лише 10 %. У зв'язку з цим, була проведена заміна хлору на йод дією йодиду натрія в киплячому ацетоні. Однак, в ході реакції утворювався продукт з m/z = 260, що відповідає структурі 55. Структура 55 підтверджена методом рентгеноструктурного аналізу. Молекула за винятком атомів Гідрогену метиленової групи, приєднаної до атомів Нітрогену, та метиленової групи з атомом С10, є плоскою. Відхилення негідрогенних атомів (крім С10) від загальної площини знаходиться в межах -0.073 (3) - 0.126 (3) Е. Aтом С10 відхиляється від цієї площини на 0.628 (4) Е. Таким чином, шестичленний цикл N1, С8, N2, С9, С10, С11 має конформацію конверту.

У випадку 6-хлороетил- та 6-хлоробутиліндолохіноксалінів (56 та 27, відповідно) були отримані відповідні йодопохідні 57 та 59.

Щоб запобігти утворення 55, 6-амінопропіліндолохіноксаліни (61 - 69) отримували обробкою 25 надлишком вторинного аміну в присутності 10 % тетрабутиламонію йодиду в бензолі. Аналогічно були синтезовані і 6-амінобутиліндолохіноксаліни (70 - 78), виходячи з 6-хлоробутиліндолохіноксаліну 27.

Похідні 6-амінометиліндолохіноксаліну 79 - 84 отримували при кип'ятінні в етанолі індолохіноксаліну 28, формальдегіду та відповідного вторинного аміну з виходами близько 50 % . У випадку гідроксіетиламіну замість сполуки 85 за даними мас-спектрометрії та спектроскопії ¹Н ЯМР була отримана сполука 84.

Конденсація метилового естеру 2 з о-фенілендіаміном призводила до сполуки 86 з виходом 80 %. Метил-4-(2,3-діоксо-2,3-дигідроіндол-1-іл)бутаноат (87) був отриманий алкілуванням ізатину (1) метил-4-йодобутаноатом з виходом 75 %. Конденсація естеру 87 з о-фенілендіаміном у киплячій оцтовій кислоті призводила до естеру 88 з низьким виходом (30 %). Тому сполуку 88 отримували алкілуванням 28 метил-4-йодобутаноатом.

Лужним гідролізом метилових естерів 86 та 88 при кип'ятінні у метанолі були отримані відповідні натрієві солі (89 та 92), обробка яких у воді оцтовою кислотою призводила до індоло[2,3-b]хіноксалін-6-іл-оцтової кислоти (90) та 4-індоло[2,3-b]хіноксалін-6-іл-бутанової кислоти (93), відповідно. Взаємодією кислот 90 та 93 з п'ятиразовим надлишком хлористого тіонілу були отримані хлороангідриди 91 та 94.

Цільові аміди 95 - 118 отримували амінолізом відповідних метилових естерів 86 та 88 з виходами 70 - 85 %. Реакцію проводили у відсутності розчинника при температурі 130 ^оС в присутності триразового надлишку аміну. Для індолохіноксалін-6-іл-ацетамідів (95 - 104) тривалість реакції складала 2 - 3 год, а для 4-індолохіноксалін-6-ілбутанамідів (105 - 114) - 8 - 10 год.

Індолохіноксалін-6-іл-ацетати (115 - 121) та індолохіноксалін-6-іл-бутаноати (122 - 128) отримували ацилюванням відповідних аміноспиртів дією хлороангідридів 91 та 94 з виходами 60 - 80 %.

Сполуки 129 - 135 отримували при кип'ятінні 6-бромоетиліндолохіноксаліну 23 у бензолі в присутності п'ятиразового надлишку відповідних аміноалкілдіамінів. Виходи продуктів реакції становили 75 - 90 %.

Алкілуванням індолохіноксаліну 28 дихлородіетиловим етером у міжфазовому середовищі в присутності каталітичних кількостей каталізатора міжфазового переносу тетрабутиламонію броміду отримували 6-хлороетоксіетиліндолохіноксалін 136 з виходом 83 %. При кип'ятінні сполуки 136 в присутності триразового надлишку відповідних вторинних амінів та 10% тетрабутиламонію йодиду в бензолі (сполуки 138 - 140) або при кімнатній температурі у ДМФА (сполука 137) отримували 6-аміноетоксіетиліндолохіноксаліни 137 - 140 з виходами 70 - 80 %.

Похідні 7-аміноетил-7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну (144 - 152) отримували аналогічно 6-аміноалкіліндолохіноксалінам (31 - 53), виходячи з 3H-бензо[e]індол-1,2-діону 141.

Конденсацією ізатину (1) з 1,2-діаміноциклогексаном у поліфосфорній кислоті при 120 ^оС з виходом 30 % отримували частково “гідроване” похідне індолохіноксаліну 153. Алкілування тетрациклу 153 20-разовим надлишком дибромоетану в ДМФА в присутності еквімольної кількості метилату натрію призводило до утворення 6-(2-бромоетил)-1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну (154) з виходом 50 %. Похідні аміноетилтетрагідроіндолохіноксаліну 156 - 160 отримували амінодегідробромуванням сполуки 154 при кип'ятінні у бензолі дією триразового надлишку відповідних амінів. Диметиламінопохідне 155 отримували при кімнатній температурі у ДМФА. Виходи цільових продуктів 155 - 160 складали близько 60 %.

Чистоту всіх синтезованих сполук контролювали методом тонкошарової хроматографії із використанням елюентів різного складу. Будова синтезованих сполук була підтверджена методами мас-спектрометрії, ІЧ та ¹Н ЯМР спектроскопії.

Третій розділ присвячено афінітету до ДНК, цитотоксичності, противірусній та інтерфероніндукуючій активностям та зв'язку структура - властивості в низці синтезованих сполук.

Біологічна активність та зв'язок структура - властивості синтезованих сполук.

Визначення способу взаємодії сполук із ДНК. Досліджені похідні індолохіноксаліну 32, 42, 68, 77, 99 та 100 викликали найбільше достовірне збільшення в'язкості розчинів ДНК постійної концентрації (табл. 1), що свідчить на користь збільшення довжини макромолекул з одночасним випрямленням згорнутих у клубок молекул ДНК, що є характерним саме для інтеркаляції. Сполуки 9 та 16, на відміну від сполуки 4, давали достовірне, хоча і невелике за значенням, збільшення в'язкості. Похідні тетрагідроіндолохіноксаліну 159 та 160 приводили до невеликого збільшення в'язкості розчину ДНК постійної концентрації, що може бути пояснене „частковою” інтеркаляцією, тобто утворенням такого комплексу гість-хазяїн, при якому лише частина конденсованої системи входить у зазор між парами основ.

Таблиця 1 Величини приросту питомої в'язкості (')

	Сполука
	4	9	16	32	42	68	77	99	100	159	160
'	0.005	0.028	0.033	0.100	0.080	0.092	0.079	0.062	0.080	0.010	0.007

Спектрофотометричні дослідження взаємодії сполук з ДНК проводили при 300 - 550 нм. У табл. 2 наведені величини гіпохромізму та батохромного зсуву максимуму поглинання, характерні для інтеркаляції, що спостерігаються в електронних спектрах досліджуваних лігандів при зв'язуванні з ДНК.

Таблиця 2 Спектральні зміни при зв'язуванні досліджуваних лігандів з ДНК

Сполука	7	32	147	157
л, нм	5.0	6.2	10	2.2
A,%	26	30	18	16

Методом конкуренції з етидієм бромідом були встановлені величини афінітету до ДНК синтезованих сполук (lgKa). Цитотоксичність, противірусна та інтерфероніндукуюча активності сполук вивчені на культурі фібробластів мишей L929.

Противірусна активність досліджена відносно вірусу везикулярного стоматиту (ВВС) на двох моделях - за умов одночасного внесення сполук та вірусу (терапевтична модель) та за умов внесення сполук за 24 год до внесення вірусу (профілактична модель). Титрування інтерферону (ІФН) проводили за здатністю інгібувати цитопатичну дію ВВС. Для кожної групи сполук у табл. 3 наведено отриманий діапазон значень активності.

Встановлено, що похідні діетиламіноетилізатину 14 - 18 є більш афінними до ДНК ніж відповідні похідні ізатину 5 - 11, що може бути обумовлене наявністю додаткового центру протонування.

Діапазон значень lgKа для похідних 6-аміноалкіліндолохіноксаліну становить 5.19 - 6.45. поліциклічний сполука індол хіноксалін

У випадку 6-аміноетил- (31 - 43) та 6-амінопропілпохідних (61 - 69) більш афінними до ДНК виявились похідні, що містять гідроксіетиламін (сполуки 43 та 69), а у випадку 6-амінопентил-(44 - 48) та 6-аміногексиліндолохіноксалінів (49 - 53) - похідні, що містять метилпіперазин (сполуки 47 та 52).

При порівнянні афінітету до ДНК 6-аміноалкіліндолохіноксалінів (44 - 46, 48 - 50, 53) з відповідними їм за довжиною метиленового ланцюга аза- (129 - 135) та окса-аналогами (137 - 140) виявилось, що заміна СН₂-групи на NH призводить до значного збільшення афінітету до ДНК, а заміна СН₂-групи на Оксиген - до незначного зменшення за винятком диметиламінопохідного 137.

Таблиця 3 Афінітет до ДНК та біологічна активність синтезованих сполук

Групи сполук	Афінітет до ДНК	Цитотоксичність	Противірусна активність Еmin/Еmed /Еmax	Т ІФН
	lgKа	LC50, М	Терапевт. модель	Профілакт. модель
5 - 11	5.28 - 5.96	535 - 643	30 /50/ 100	60 /80/ 100	0 - 64
14 - 18	5.74 - 6.47	1.2 - 83	30 /85/ 100	0 /8/ 100	0 - 4
19 - 22	5.39 - 6.15	17 - 38	98 /100/ 100	100 /100/ 100	0
31 - 43	5.19 - 6.31	76 - 1071	30 /78/ 100	75 /88/ 90	8 - 64
61 - 69	6.01 - 6.40	13 - 125	0 /0/ 60	23 /37/ 74	0 - 32
70 - 78	5.49 - 6.22	30 - 166	0 /21/ 58	10 /20/ 35	4 - 53
44 - 48	5.61 - 6.23	53 - 80	51 /72/ 100	12 /73/ 90	2 - 12
49 - 53	5.65 - 6.45	23 - 52	51 /52/ 100	6 /75/ 82	0 - 14
95 - 104	4.77 - 5.72	51 - 1047	40 /100/ 100	50 /74/ 100	0 - 64
105 - 114	4.77 - 5.25	22 - 257	13 /41/ 100	-	0 - 2
115 - 121	5.14 - 5.46	40 - 108	25 /90/ 100	0 /45/ 100	0 - 20
122 - 128	5.29 - 5.70	38 - 55	20 /50/ 100	0 /75/ 100	0 - 18
129 - 135	6.17 - 6.87	52 - 273	71 /93/ 100	40 /52/ 73	3 - 16
137 - 140	5.19 - 5.59	114 - 450	50 /88/ 94	32 /51/ 56	4 - 24
144 - 152	6.58 - 6.94	23 - 220	45 /51/ 80	10 /20/ 30	0 - 10
155 - 160	-	104 - 270	77 /83/ 93	65 /89/ 100	4 - 32

Примітки: lgK_а - логарифм константи асоціації з ДНК досліджуваної речовини; LС₅₀ - концентрація сполуки (М), що призводить до деструкції 50 % монослою клітин; Е_min, Е_med та Е_max, % - значення мінімального, медіанного та максимального ступеня захисту клітин від цитопатичної дії вірусу, що спостерігається у групі сполук; Т ІФН - титр індукованого інтерферону, максимальне розведення інтерферонвмісного культурального середовища, при якому зберігається його здатність інгібувати цитопатичну дію вірусу.

Для похідних індолохіноксалін-6-ілкарбонових кислот - амідів (95 - 114) та естерів (115 - 128) спостерігається тенденція до зменшення афінітету до ДНК у порівнянні з 6-аміноалкіліндолохіноксалінами.

Найбільш афінними до ДНК в низці синтезованих сполук виявились похідні бензоіндолохіноксаліну 144 - 152.

Для похідних 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]-хіноксаліну 155 - 160 50 %-ве “витиснення” етидію броміду з його комплексу з ДНК спостерігається лише за високих концентрацій сполук.

Аміноацетилгідразони ізатину (5 - 11) не виявили цитотоксичної дії в діапазоні концентрацій 10 - 600 М, на відміну від амінопропаноїлгідразонів ізатину (12 та 13), а також похідних діетиламіноетилізатину (14 - 22), які виявились значно більш цитотоксичними: значення LC50 цих сполук не перевищує 100 М, а для сполуки 18 становить 1.2 М.

Причому, як введення додаткового основного центру, так і подовження метиленового ланцюга аміноацильного фрагмента призводить до майже однакового (приблизно у 10 разів) підвищення цитотоксичності.

Похідні 6-аміноалкіліндолохіноксаліну з n = 3 6 (61 - 69, 70 - 78, 44 - 48, 49 - 53) виявились більш цитотоксичними ніж похідні з n = 2 (31 - 43). Найменша різниця в цитотоксичності 6-аміноалкіліндолохіноксалінів з n = 2, 3 та 4 спостерігається у випадку диметиламінопохідних 31, 61 та 70. Таким чином, із збільшенням довжини метиленового ланцюга в низці 6-аміноалкіліндолохіноксалінів відбувається збільшення цитотоксичності сполук.

Слід відзначити, що при збільшенні довжини метиленового ланцюга у низці індолохіноксалін-6-ілкарбоксамідів (95 - 104 та 105 - 114) також спостерігається тенденція до збільшення цитотоксичності.

Серед досліджених похідних індолохіноксаліну сполуки, які містять термінальну аміногрупу морфолін, виявились менш цитотоксичними в кожній низці сполук.

Аміноацетилгідразони ізатину 5 - 11 виявились дещо більш активними на профілактичній моделі, в той час як похідні діетиламіноетилізатину 14 - 22 проявили більшу противірусну активність на терапевтичній моделі (табл.3).

Похідні 6-аміноетиліндолохіноксаліну (31 - 42) проявили високу противірусну активність, причому більш активними виявились при профілактичному застосуванні, що свідчить на користь інтерферон-опосередкованої противірусної дії цих похідних. На відміну від 6-аміноетиліндолохіноксалінів, 6-амінопропіл-(61 - 69) та 6-амінобутиліндолохіноксаліни (70 - 78) виявились малоактивними відносно ВВС на обох моделях.

Похідні 6-амінопентил-(44 - 48) та 6-аміногексиліндолохіноксаліну (49 - 53) виявились більш активними, ніж 6-амінопропіл- та 6-амінобутиліндолохіноксаліни, в більшості випадків їх противірусна активність перевищує 50 %.

При переході від індолохіноксалін-6-ілацетамідів (95 - 104) до 4-індолохіноксалін-6-ілбутанамідів (105 - 114) спостерігається зниження як противірусної, так і інтерфероніндукуючої активностей сполук (табл.3).

При порівнянні противірусної активності (терапевтична модель) похідних індолохіноксаліну, бензоіндолохіноксаліну та тетрагідроіндолохіноксаліну виявилось, що, похідні бензоіндолохіноксаліну (144 - 152) проявили меншу противірусну активність ніж похідні індолохіноксаліну 31 - 43 за винятком сполук, що містять як термінальну аміногрупу метилпіперазин та гідроксіетиламін (150 та 152).

Похідні тетрагідроіндолохіноксаліну (155 - 160) теж виявились менш активними ніж аналогічні похідні індолохіноксаліну. Таким чином, як введення додаткового анельованого бензольного кільця, так і часткове «гідрування» 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну призводить до зниження противірусної активності сполук.

Серед аміноацетилгідразонів ізатину (5 - 11) значну інтерфероніндукуючу активність проявила тільки половина сполук, в той час як амінопропаноілгідразони ізатину (12, 13) та похідні діетиламіноетилізатину (14 - 22), майже не виявили інтерфероніндукуючої активності.

Синтезовані похідні 6-аміноетиліндолохіноксаліну (31 - 43) проявили високу інтерфероніндукуючу активність. У низці 6-аміноалкіліндолохіноксалінів з n = 3 - 6 найбільш активними індукторами виявились 6-амінобутиліндолохіноксаліни (70 - 78).

Похідні бензоіндолохіноксаліну (144 - 152) та тетрагідроіндолохіноксаліну (155 - 160) виявились менш активними індукторами інтерферону ніж відповідні індолохіноксаліни (31 - 43) (табл.3).

За результатами дослідження біологічної активності на клітинах були відібрані перспективні похідні 6-аміноетиліндолохіноксаліну 37, 39 та 42 для розширеного дослідження як потенційні лікарські засоби.

В табл. 4 для сполук 37, 39 та 42 наведено значення терапевтичного індексу (ТІ) - відношення цитотоксичної концентрації сполуки до концентрації, при якій спостерігається противірусна активність(ТІ = LC50/IC50) отримане на культурі клітин ПТП (перевивні текстикули поросяти) на профілактичній моделі вивчення противірусної активності.

Таблиця 4 Біологічна активність відібраних сполук

Сполука	LC50, мM	ІC50, мM	Emax, % (C, мM)	Т ІФН (C, мM)	ТІ
37	933	2.88	90 (6.2)	64 (2.0)	323
39	2818	1.58	90 (6.2)	16 (20)	1780
42	2040	1.62	85 (12.5)	16 (20)	1260
Аміксин	108	108	75 (12.5)	64 (25)	10

У четвертому розділі наводяться методики отримання синтезованих сполук.

Висновки

В дисертаційній роботі розроблені методи синтезу похідних 1Н-індол-2,3-діону, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну та його аналогів, що дозволяють отримувати похідні з різною будовою та довжиною бокового ланцюга. Показана індукція інтерферону для синтезованих сполук та знайдені сполуки, що перевершують за противірусною активністю препарат порівняння аміксин.

1. Встановлено, що аміноетилування ізатину в умовах міжфазового синтезу при кімнатній температурі дозволяє отримувати N-діетиламіноетилізатин з виходом 95 %. Наявність у реакційному середовищі каталізатора міжфазового переносу (тетрабутиламонію хлориду) не є необхідним, але в 2 рази зменшує тривалість реакції.

2. Показано, що розроблений метод синтезу 6-аміноалкіліндолохіноксалінів, який включає алкілування індолохіноксаліну з наступним амінодегалогенуванням, є оптимальним та дозволяє отримувати з високими виходами широкий спектр похідних.

3. Показано, що йододехлорування 6-хлоропропіліндолохіноксаліну призводить до утворення 2,3-дигідро-1H-3a,8-діаза-12b-азоніябензо[e]ацефенантрилена йодиду, на відміну від 6-хлороетил- та 6-хлоробутиліндолохіноксалінів, з яких утворюються відповідні йодоалкіліндолохіноксаліни.

4. Виявлено здатність до інтеркаляції аміноацилгідразонів ізатину методами спектрофотометрії, віскозиметрії та спектрофлуориметрії та інтерфероніндукуючу активність похідних ізатину та індолохіноксаліну на культурі клітин.

5. Встановлено, що афінітет до ДНК, цитотоксичність, противірусна та інтерфероніндукуюча активності у низці 6-аміноалкіліндолохіноксалінів істотно залежать від довжини бокового ланцюга; вплив термінальної аміногрупи на біологічну активність не виявлено, окрім морфоліну - похідні, що містять цю групу, значущо менш цитотоксичні за інші досліджені сполуки.

6. Показано, що введення додаткового анельованого бензольного ядра до молекули 6-аміноетиліндолохіноксаліну призводить до збільшення афінітету до ДНК, цитотоксичності та зниження противірусної і інтерфероніндукуючої активностей; а часткове “гідрування” 6-аміноетиліндолохіноксалінів призводить до різкого зниження афінітету до ДНК, противірусної та інтерфероніндукуючої активностей при збереженні цитотоксичності на тому ж рівні.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

Синтез, ДНК-связывающие и интерферониндуцирующие свойства гидразонов изатина и бензоизатина / О.С. Карпенко, М.О. Шибинская, Н.М. Жолобак, З.М. Олевинская, С.А, Ляхов, Л.А. Литвинова, Н.Я. Спивак, С.А. Андронати // Хим.-фарм. журн. - 2006. - Т. 40, № 11. - С. 15 - 22. (Синтез гідразонів ізатину, інтерпретація спектральних даних, вивчення афінітету до ДНК методом спектрофлуориметрії, обробка та обговорення результатів, участь у написанні статті).

Синтез, противірусна й інтерфероніндукуюча активність карбоксипохідних планарних поліциклічних систем / О.С. Карпенко, І.В. Доровських, Г.В. Мальцев, М.О. Шибінська, О.А. Ляхова, Ю.О. Погосова, С.А. Ляхов, С.А. Андронаті, Н.М. Жолобак, М.Я. Співак // Ukrainica Bioorganica Acta. - 2008. -Т. 2. - С. 65 - 72. (Синтез похідних індолохіноксаліну, інтерпретація спектральних даних, обробка та обговорення результатів, участь у написанні статті)

Synthesis, cytotoxicity, antiviral activity and interferon inducing ability of 6-(2-aminoethyl)-6H-indolo[2,3-b]quinoxalines / M.O. Shibinskaya, S.A. Lyakhov, A.V. Mazepa, S.A. Andronati, A.V. Turov, N.M. Zholobak, N.Ya. Spivak // Eur. J. Med. Chem. 2010. Vol. 45, № 3. - P. 1237 - 1243. (Синтез усіх цільових сполук, інтерпретація спектральних даних, обробка та обговорення результатів, написання статті)

Синтез, аффинитет к ДНК, противовирусная и интерферониндуцирующая активности амидов индоло[2,3-b] хиноксалин-6-ил-карбоновых кислот / М.О. Шибинская, Е.А. Коваленко, А.С. Карпенко, А.В. Мазепа, С.А. Ляхов, С.А. Андронати, Г.В. Антонович, З.М. Олевинская, Н.М. Жолобак, Н.Я. Спивак, Е.В. Третьякова, Л.М. Шафран, М.Ю. Зубрицкий, В.Ф. Галат // Доповіді національної академії наук України. 2010. № 9. С. 125 131. (Синтез усіх цільових сполук, інтерпретація спектральних даних, вивчення афінітету до ДНК методом спектрофлуориметрії, обробка та обговорення результатів, написання статті)

Synthesis and biological activity of 7H-benzo[4,5]indolo[2,3-b]quinoxaline derivatives / M.O. Shibinskaya, A.S. Karpenko, S.A. Lyakhov, S.A. Andronati, N.M. Zholobak, N.Ya. Spivak, N.A. Samochina, L.M. Shafran, M.Ju. Zubritsky, V. F. Galat // Eur. J. Med. Chem. 2011. Vol. 46, № 2. - P. 794 - 798. (Синтез усіх цільових сполук, інтерпретація спектральних даних вивчення афінітету до ДНК методом спектрофлуориметрії, обробка та обговорення результатів, написання статті)

Пат. 37680 Україна, МПК С07D 213/00, С07С 209/00. Карбоксипохідні планарних поліциклічних сполук як індукуючі інтерферон противірусні агенти. / Карпенко О.С., Доровських І.В., Мальцев Г.В., Шибінська М.О., Ляхова О.А., Погосова Ю.О., Ляхов С.А., Андронаті С.А., Жолобак Н.М., Співак М.Я. (Україна); патентозаявник та патентовласник Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України. - № u 2008 06645 ; заявл. 15.05.08 ; опубл. 10.12.08. Бюл. № 23.

Пат. 8418 Україна, МПК7 С 07 D 213/00, С07С209/00. Похідні ізатину як індуктори інтерферону / Карпенко О.С., Шибінська М.О., Ляхов С.А., Литвинова Л.О., Андронаті С.А., Співак Н.Я., Жолобак Н.М., Олевінська З.М. (Україна); патентозаявник та патентовласник Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України. - № 20041008236; заявл. 11.10.04; опубл. 15.08.05. Бюл. № 8.

Пат. 18602 Україна, МПК С07D 213/00, С07С 209/00. 6-[2-(Діетиламіно)етил]-6Н-індоло-(2, 3-b) хіноксаліни як противірусні агенти та індуктори інтерферону / Шибінська М.О., Ляхов С.А., Жолобак Н.М., Олевінська З.М., Співак М.Я. (Україна); патентозаявник та патентовласник Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України. - № u 2006 05305; заявл. 15.05.06; опубл. 15.11.06. Бюл. № 11.

Пат. 17744 Україна, МПК С07C 225/00, С07С 221/00. Спосіб аміноалкілування сполук, що містять зв'язок гетероатом-гідрогеніум / Карпенко О.С., Шибінська М.О., Ляхов С.А., Андронаті С.А., Біла Т.М.. Фернандес де Рівес С.О., Грищук Л.В., Доровских І.В. (Україна); патентозаявник та патентовласник Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України. - № u 2006 03582; заявл. 03.04.06; опубл. 16.10.06. Бюл. № 10.

Пат. 31885 Україна, МПК С07D 213/00, С07С 209/00. 6-Аміноетил-6Н-індоло-[2,3-b]хіноксаліни як противірусні агенти та індуктори інтерферонів / Шибінська М.О., Ляхов С.А., Андронаті С.А., Жолобак Н.М., Співак М.Я. (Україна); патентозаявник та патентовласник Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України. - № u 2007 14028; заявл. 13.12.07; опубл. 25.04.08. Бюл. № 8.

Synthesis and biological activity of 6H-indolo[2,3-b]quinoxaline derivatives / M.O. Shibinskaya, S.A. Lyakhov, N.M. Zholobak, N.Ya. Spivak // International conference on chemistry of nitrogen containing heterocycles, 2 - 6 October 2006: Book of abstracts. - Kharkiv, 2006. - P. 118.

Synthesis and biological activity of 6-aminoalkyl-6H-indolo[2, 3-b]quinoxalines / M.O. Shibinskaya, N. A. Kutuzova, S.A. Lyakhov, N.M. Zholobak, N.Ya. Spivak // ХХІ Українська конференція з органічної хімії, 1 5 жовтня 2007 р.: Тези доп. - Чернігів, 2007. - С. 78.

6-Аміноалкіл-6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліни: методи синтезу та біологічна активність / М.О. Шибінська, Н.А. Кутузова // Національна науково-технічна конференція з міжнародною участю, 15 - 18 жовтня 2008 р.: Тези доп. - Львів, 2008. - С. 153.

Peculiarities of morpholine-containing DNA intercalators' biological activity / G.V. Maltzev, M.O. Shibinskaya, A.S. Karpenko, S.A. Lyakhov // V international conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles”, 5 - 9 October 2009: Book of abstracts. - Kharkiv, 2009. - P. 105.

Synthesis and affinity to DNA of indoloquinoxaline derivatives / M.O. Shibinskaya, A.A. Fedosenko, H.A. Kovalenko, S.A. Lyakhov, S.A. Andronati // V international conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles”, 5 - 9 October 2009: Book of abstracts. - Kharkiv, 2009. - P. 134.

Синтез 6-замещенных-6Н-индоло[2,3-b]хиноксалинов - противовирусных агентов и индукторов интерферона / М.О. Шибинская, Н.А. Кутузова, А.А. Федосенко, С.А. Ляхов, С.А. Андронати // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry, 21 25 June 2010: Book of abstracts. - Miskhor, 2010. P. 246.

Синтез и биологическая активность производных 7Н-бензо[c]индоло[2,3-b] хиноксалина / М.О. Шибинская, А.С. Карпенко, А.О. Водзинская, С.А. Ляхов, С.А. Андронати // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry, 21 25 June 2010: Book of abstracts. - Miskhor, 2010. P. 247.

Анотації

Шибінська М.О. Синтез, біологічна активність та зв'язок структура-властивості в низці похідних 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 - біоорганічна хімія. Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України, Одеса, 2011.

Дисертація присвячена синтезу і дослідженню властивостей похідних 1Н-індол-2,3-діону та 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

Відпрацьовані методи синтезу оснувних похідних 1Н-індол-2,3-діону, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліну, 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліну та 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліну.

Розроблено зручний та м'який метод аміноетилування 1Н-індол-2,3-діону та загальний метод синтезу 6-аміноалкіліндолохіноксалінів, що дозволяє отримувати широкий спектр відповідних похідних з високими виходами.

Синтезовані раніше неописані аміноацилгідразони 1Н-індол-2,3-діону та 1-(2-діетиламіноетил)-1Н-індол-2,3-діону, 6-аміноалкіл-6Н-індоло[2,3-b]хіноксаліни, основні аміди та естери індолохіноксалін-6-ілкарбонових кислот, 7-аміноетил-7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксаліни та 6-аміноетил-1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксаліни.

Методами спектрофлуориметрії, спектрофотометрії та віскозиметрії вивчено взаємодію синтезованих сполук з ДНК.

Вперше встановлено, що аміноацилгідразони 1Н-індол-2,3-діону є інтеркаляторами ДНК. Вперше встановлена індукція інтерферону аміноацилгідразонами 1Н-індол-2,3-діону та похідними індолохіноксаліну.

Серед похідних індолохіноксаліну виявлені високоефективні низькотоксичні противірусні агенти та індуктори інтерферону.

Ключові слова: 1Н-індол-2,3-діон, 6Н-індоло[2,3-b]хіноксалін, 7H-бензо[c]-індоло[2,3-b]хіноксалін, 1,2,3,4-тетрагідро-6H-індоло[2,3-b]хіноксалін, інтеркаляція, ДНК, ліганди ДНК, противірусна активність, інтерфероніндукуюча активність.

Шибинская М.О. Синтез, биологическая активность и связь структура-свойства в ряду производных 1Н-индол-2,3-диона и 6Н-индоло[2,3-b]хиноксалина. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.10 биоорганическая химия. Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН Украины, Одесса, 2011.

Диссертация посвящена синтезу и исследованию свойств производных 1Н-индол-2,3-диона и 6Н-индоло[2,3-b]хиноксалина.

Отработаны методы синтеза оснувных производных 1Н-индол-2,3-диона, 6Н-индоло[2,3-b]хиноксалина, 7H-бензо[c]-индоло[2,3-b]хиноксалина и 1,2,3,4-тетрагидро-6H-индоло[2,3-b]хиноксалина.

Разработан удобный метод аминоэтилирования 1Н-индол-2,3-диона в условиях межфазного синтеза при комнатной температуре при отсутствии катализатора межфазного переноса. Разработан общий трехстадийный метод синтеза 6-аминоалкилиндолохиноксалинов, исходя из 1Н-индол-2,3-диона, позволяющий получать широкий спектр производных с высокими суммарными выходами (около 50 %). Синтезированы ранее неописанные аминоацилгидразоны 1Н-индол-2,3-диона и 1-(2-диэтиламиноэтил)-1Н-индол-2,3-диона, 6-аминоалкил-6Н-индоло[2,3-b]хиноксалины, оснувные амиды и эфиры индолохиноксалин-6-илкарбоновых кислот, 7-аминоэтил-7Н-бензо[c]-индоло[2,3-b]хиноксалины и 1,2,3,4-тетрагидро-6Н-индоло-[2,3-b]хиноксалины, структура которых подтверждена методами масс-спектрометрии, ИК- и ¹Н-ЯМР-спектроскопии.

Показано, что реакция Финкельштейна для 6-хлоропропилиндолохиноксалина, в отличие от 6-хлороэтил- и 6-хлоробутилиндолохиноксалинов, приводит к образованию продукта внутримолекулярной циклизации 2,3-дигидро-1H-3a,8,12b-триаза-бензо[e]ацефенантрилена.

Изучены аффинитет к ДНК, цитотоксичность, противовирусная и интерферониндуцирующая активности синтезированных соединений.

Впервые установлено, что аминоацилгидразоны 1Н-индол-2,3-диона являются интеркаляторами ДНК, впервые установлена индукция интерферона аминоацилгидразонами 1Н-индол-2,3-диона и производными 6Н-индоло[2,3-b]хиноксалина.

Показано, что при увеличении длины метиленовой цепи в ряду 6-аминоалкилиндолохиноксалинов, увеличивается цитотоксичность соединений. Установлено, что производные, содержащие в качестве терминальной аминогруппы морфолин, обладают наименьшей цитотоксичностью. Самыми эффективными низкотоксичными противовирусными агентами и индукторами интерферона оказались производные 6-аминоэтилиндолохиноксалина.

Показано, что введение дополнительного аннелированного бензольного кольца в молекулу 6-аминоэтилиндолохиноксалина приводит к увеличению аффинитета к ДНК и цитотоксичности, и к снижению противовирусной и интерферониндуцирующей активностей. Частичное "гидрирование" 6-аминоэтилиндолохиноксалинов приводит к резкому снижению аффинитета к ДНК, противовирусной и интерферониндуцирующей активностей, но не влияет на цитотоксичность.

Ключевые слова: 1Н-индол-2,3-дион, 6Н-индоло[2,3-b]хиноксалин, 7H-бензо[c]-индоло[2,3-b]хиноксалин, 1,2,3,4-тетрагидро-6H-индоло[2,3-b]хиноксалин, интеркаляция, ДНК, лиганды ДНК, противовирусная активность, интерферониндуцирующая активность.

Shibinskaya M.O. Synthesis, biological activity and strucrure-activity relationship of 1H-indol-2,3-dione and 6H-indolo[2,3-b]quinoxaline derivatives. Manuscript.

Thesis for Ph.D. degree on speciality 02.00.10 bioorganic chemistry. A.V. Bogatsky Physico-Chemical Institute of the NAS of Ukraine, Odessa, 2011.

The work is devoted to the synthesis and study of biological properties of 1Н-indole-2,3-dione and 6Н-indolo[2,3-b]quinoxaline derivatives.

The methods for the synthesis basic derivatives of 1Н-indole-2,3-dione, 6Н-indolo[2,3-b]quinoxaline, 7H-benzo[c]-indolo[2,3-b]quinoxaline, and 1,2,3,4-tetrahydro-6H-indolo[2,3-b]quinoxaline were developed

It was developed convenient method of aminoalkylation of 1Н-indole-2,3-dione and general method of 6-aminoalkylindoloquinoxalines synthesis that allowed to obtain a wide range of corresponding derivatives with high yield.

The novel aminoacylhydrazones of 1Н-indole-2,3-dione and 1-(2-diethylaminoethyl)-1Н-indole-2,3-dione, 6-aminoalkyl-6H-indolo[2,3-b]quinoxalines, basic amides and esters of indoloquinoxaline-6-yl-carboxylic acids, 7-aminoethyl-7H-benzo[c]-indolo[2,3-b]quinoxalines and 6-aminoethyl-1,2,3,4-tetrahydro-6H-indolo[2,3-b]quinoxalines were synthesized.

Interaction of synthesized compounds with DNA was investigated using methods of spectrofluorimetry, spectrophotometry and viscosimetry.

For the first time is found, that aminoacylhydrazones of 1Н-indole-2,3-dione are DNA intercalators. Interferon inducing properties of 1Н-indole-2,3-dione aminoacylhydrazones and indoloquinoxaline derivatives were found for the first time too.

The highly effective, low toxic antiviral agents and interferon inducers were selected among the indoloquinoxaline derivatives.

Keywords: 1Н-indole-2,3-dione, 6Н-indolo[2,3-b]quinoxaline, 7H-benzo[c]-indolo[2,3-b]quinoxaline, 1,2,3,4-tetrahydro-6H-indolo[2,3-b]quinoxaline, intercalation, DNA, DNA-binders, antiviral activity, interferon-inducing activity.

Размещено на Allbest.ru

...