Синтез, перетворення та біологічна активність похідних 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство охорони здоров'я України

Національний фармацевтичний університет

Автореферат

дисертації на здобуття ступеня кандидата фармацевтичних наук

15.00.02 -- фармацевтична хімія та фармакогнозія

Синтез, перетворення та біологічна активність похідних 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти

Федосов Андрій Ігоревич

Харків 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі управління якістю Національного фармацевтичного університету Міністерства охорони здоров'я України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Коваленко Сергій Миколайович Національний фармацевтичний університет, завідувач кафедри управління якістю.

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, професор Болотов Валерій Васильович Національний фармацевтичний університет, завідувач кафедри аналітичної хімії,

доктор фармацевтичних наук, професор Демченко Анатолій Михайлович Інститут фармакології та токсикології АМН України, завідувач відділу синтезу фізіологічно активних речовин.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор біологічних наук, профсор Малоштан Л.М.

Анотація

карбоновий кислота гетероциклічний

Федосов А.І. “Синтез, перетворення та біологічна активність похідних 5-метил-тієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти”. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія. Національний фармацевтичний університет, Харків, 2008.

Запропоновано метод синтезу етилового естеру 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, продуктів його алкілювання та його 4-гідразино-аналога; досліджено реакції останнього із ацилючими агентами. Одержано ряд сполук з фрагментом 9-R¹-8-R²-2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-ону алкілювання яких перебігає за атомом Нітрогену у положенні 2. Одержано естери 3-аміно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, алкіл 2-алкіл-6-метил-5-оксо-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати та алкіл 6-метил-5-оксо-2-(3-арил)-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати, а також похідні 7-метил-6-оксо-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбонової кислоти.

Встановлено, що етил 3-аміно-5-метил-2-(4-метилбензилтіо)-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбоксилат виявляє високу аналгетичну та протизапальну активність; N⁸-(2-хлорфеніл)-7-метил-6-оксо-3-феніл-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбоксамід (для С. albicans: МБ_СТК = 15,6 мкг/мл, МБ_ЦК = 31,25 мкг/мл) є найбільш активною протимікробною сполукою серед тестованих.

Ключові слова: синтез, тіофен, похідні тіофенкарбонових кислот, піримідин, ацилювання, алкілювання, створення нових лікарських засобів, протизапальна та аналгетична активність.

Аннотация

Федосов А.И. “Синтез, превращения и биологическая активность производных 5-метилтиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты и 3-амино-5-метил-4-оксо-2-тиоксо-1,2,3,4-тетрагидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. Национальный фармацевтический университет, Харьков, 2008.

Предложен метод синтеза этилового эфира 5-метил-4-тиоксо-3,4-ди-гидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты на основе этилового эфира 5-метил-4-хлортиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты при взаимодействии его с тиомочевиной. Этиловый эфир 5-метил-4-тиоксо-3,4-ди-гидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты удалось проалкилировать по атому серы различными алкилгалогенидами в условиях ДМФА-триэтиламин. Синтезирован этиловый эфир 4-гидразино-5-метилтиено[2,3-d]пи-римидин-6-карбоновой кислоты, путем обработки этилового эфира 5-метил-4-хлортиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты трехкратным избытком гидразингидрата; на его основе получены этиловые эфиры 4-{2-[(4-арил)суль-фонил]гидразино}-5-метилтиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты (в реакции с аренсульфонилхлоридами) и 3,9-диметилтиено[3,2-e][1,2,4]три-азоло[4,3-c]пиримидин-8-карбоновой кислоты (в реакции с небольшим избытком уксусного ангидрида).

Получен ряд соединений с фрагментом новой гетероциклической системы 9-R¹-8-R²-2,3-дигидротиено[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]пиримидин-3-она и на основании анализа данных спектров ¹³С ЯМР установлено, что их алкилирование хлорацетамидами протекает по атому азота в положении 2. Обоснована методика синтеза производных 3-амино-5-метил-4-оксо-2-тиоксо-1,2,3,4-тетрагидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты путем двухстадийного взаимодействия соответствующих о-аминодиэфиров и моноамидоэфиров с сероуглеродом при дальнйшей циклизации интермедиатов гидразингидратом. Установлено, что взаимодействие эфиров 3-амино-5-метил-4-оксо-2-тиоксо-1,2,3,4-тетрагидротиено[2,3-d]пиримидин-6-кар-боновой кислоты с алкилгалогенидами приводит к образованию эфиров 3-амино-5-метил-2-алкилтио-4-оксо-3,4-дигидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты, а их ацилирование ангидридами кислот и арилизотиоцианатами к получению алкил 2-алкил-6-метил-5-оксо-5H-[1,3,4]тиадиа-золо[3,2-a]тиено[2,3-d]пиримидин-7-карбоксилатов и алкил 6-метил-5-оксо-2-(3-арил)-5H-[1,3,4]тиадиазоло[3,2-a]тиено[2,3-d]пиримидин-7-карбоксилатов, соответственно. Путем взаимодействия производных 3-амино-5-метил-4-оксо-2-тиоксо-1,2,3,4-тетрагидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоновой кислоты с фенацилбромидами в ДМФА в одну стадию получены производные 7-метил-6-оксо-2H,6H-тиено[2',3':4,5]пиримидо[2,1-b][1,3,4]тиадиазин-8-кар-боновой кислоты.

Структура синтезированных соединений подтверждена данными
УФ-, ИК-, ¹Н и ¹³С ЯМР-спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии и данными элементного анализа. Проведен виртуальный скрининг (программа PASS) синтезированных соединений. По его результатам установлено, что подавляющее большинство синтезированных соединений должно проявлять противомикробную и анальгетическую активность. В результате фармакологического скрининга отобран этил 3-амино-5-ме-тил-2-(4-метилбензилтио)-4-оксо-3,4-дигидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоксилат, который проявляет высокую анальгетическую и притивовоспалительную активность и имеет низкую токсичность. Данное соединение предложено для углубленного фармакологического изучения, для него разработан проект АНД.

Установлено, что N⁸-(2-хлорфенил)-7-метил-6-оксо-3-фенил-2H,6H-тие-но[2',3':4,5]пиримидо[2,1-b][1,3,4]тиадиазин-8-карбоксамид (для С. albicans: МБ_СТК = 15,6 мкг/мл, МБ_ЦК = 31,25 мкг/мл) является наиболее активным соединением среди тестированных на противомикробную и противогрибковую активность.

Ключевые слова: синтез, тиофен, производные тиофенкарбоновых кислот, пиримидин, ацилирование, алкилирование, создание новых лекарственных средств, противовоспалительная и анальгезирующая активность.

Annotation

Fedosov A.I. “Synthesis transformation and biological activity of 5-methylthieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxylic acid and 3-amino-5-methyl-4-oxo-2-thioxo-1,2,3,4-tetrahydrothieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxylic acid derivatives”. - Manuscript.

Thesis for Ph. D. in Pharmacy in Specialty 15.00.02 - Pharmaceutical Chemistry and Farmacognosy. - National University of Pharmacy, Kharkiv, 2008.

The methods for synthesis of ethylic ester of 5-methyl-4-thioxo-3,4-dihydrothieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxylic acid, the products of its alkylation and its 4-hydrazino-analogue were developed; the reactions of the last one with acylating agents were studied. The series of compounds with 9-R¹-8-R²-2,3-dihydrothieno[3,2-e][1,2,4]triazolo[4,3-c]pyrimidine-3-one moiety was obtained; their alkylation mainly occurs on the N atom in position 2.

The esters of 3-amino-2-alkylthio-5-methyl-4-oxo-1,2,3,4-tetrahydrothieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxylic acid, 2-alkyl-6-methyl-5-oxo-5H-[1,3,4]thiadiazolo[3,2-a]thieno[2,3-d]pyrimidine-7-carboxylates and alkyl 6-methyl-5-oxo-2-(3-aryl)-5H-[1,3,4]thiadiazolo[3,2-a]thieno[2,3-d]pyrimidine-7-carboxylates as well as the derivatives of 7-methyl-6-oxo-2H,6H-thieno[2',3':4,5]pyrimido[2,1-b][1,3,4]thiadiazine-8-carboxylic acid were obtained. It was found that 3-amino-5-methyl-2-(4-methylbenzylthio)-4-oxo-3,4-dihydrothieno[2,3-d]pyrimidine-6-carboxylate displays the high range of analgesic and anti-inflammatory activity; N⁸-(2-chlorophenyl)-7-methyl-6-oxo-3-phenyl-2H,6H-thieno[2',3':4,5]pyrimido[2,1-b][1,3,4]thiadiazine-8-carboxamide (for С. albicans: MB_SТC = 15,6 мg/mL, МB_CC = 31,25 мg/mL) is the most active among the compounds being tested for antimicrobial activity.

Key words: synthesis, thiophene, thiophenecarboxylic acid derivatives, pyrimidine, construction of novel drugs, anti-inflammatory and analgesic activity.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Пошук нових лікарських засобів серед сполук гетероциклічної будови є одним із перспективних напрямків створення нових лікарських засобів. При цьому використання у якості одного з гетероциклічних фрагментів конденсованої системи піримідину, який є поширеним у великій кількості біологічно активних сполук, може гарантувати появу в синтезованій молекулі фармакологічної активності. З літературних даних відомо, що серед сполук з тієно[2,3-d]піримідиновим фрагментом знайдені речовини з різними видами біологічної активності: протиалергічної, протизапальної, аналгетичної, заспокійливої, антидепрессантної, антимікробної та інши. Проте біологічна активність похідних із фрагментом 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти практично не досліджувалась. Тому з метою пошуку нових біологічно активних сполук гетероциклічного ряду ми зосередили свою увагу на синтезі та модифікації похідних 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, які містять гідразино- чи меркаптогрупу у положенні 4, а також похідних у ряду 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертацію виконано згідно з планом науково-дослідних робіт Національного фармацевтичного університету з проблеми МОЗ України «Хімічний синтез і аналіз біологічно активних речовин, створення лікарських засобів синтетичного походження» (№ державної реєстрації 0103U000475).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є синтез нових речовин, у тому числі конденсованих гетероциклічних систем на основі 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, які містять гідразино- чи меркаптогрупу у положенні 4, а також похідних 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти. Вивчення їхньої будови, пошук серед них фармакологічно активних та малотоксичних сполук.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні завдання:

1. розробити препаративну методику синтезу етилового естеру 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та провести його алкілювання;

2. здійснити синтез етилового естеру 4-гідразино-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та дослідити його взаємодію з аренсульфохлоридами та ангідридами карбонових кислот;

3. розробити методику синтезу 9-R¹-8-R²-2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-онів шляхом взаємодії 4-гідразино-5-R¹-6-R²-тієно[2,3-d]піримідинів з 1,1'-карбонілдіімідазолом та дослідити напрям алкілювання синтезованих сполук;

4. здійснити синтез похідних 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та дослідити можливість їх алкілювання та ацилування і вивчити їх взаємодію з фенацилбромідами;

5. провести прогнозування активності одержаних речовин методом дескрипторного аналізу за програмою PASS; здійснити скринінг біологічної активності відібраних сполук; за результатами скринінгу відібрати найбільш перспективну речовину за такими критеріями: значна біологічна активність, новизна, препаративність синтезу та розробити на неї проект АНД на лікарську субстанцію.

Об'єкти дослідження: похідні 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, які містять гідразино- чи меркаптогрупу у положенні 4, та похідні 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти і продукти їх хімічних перетворень. Предмет дослідження: методи синтезу та шляхи модифікації, фізико-хімічні та фармакологічні властивості різноманітних похідних із фрагментом 5-метилтіє-но[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та похідних 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, в тому числі конденсованих систем гетероциклів. Методи дослідження: загальні методи органічного синтезу, виділення та очищення органічних сполук; загальноприйняті методи встановлення та підтвердження будови хімічних речовин: ¹Н ЯМР-, ¹³С ЯМР-, ІЧ-, УФ-спектроскопія, ВЕРХ та хромато-мас-спектрометрія; методи комп'ютерного прогнозування біологічної активності; біологічну активність досліджували з використанням стандартних методик; логічні методи аналізу одержаних експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше здійснено синтез етилового естеру 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та відповідних 4-S-алкілпохідних на його основі. Вперше проведено синтез етилового естеру 4-гідразино-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та, виходячи з цього, синтезовано етиловий естер 3,9-диметилтієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-8-карбонової кислоти. Вперше проведено циклізацію 4-гідразино-5-R¹-6-R²-тієно[2,3-d]піримідинів 1,1'-карбонілдиімідазолом, в результаті чого одержано новий клас сполук 9-R¹-8-R²-2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-они та продукти їх алкілювання за атомом Нітрогену у положенні 2 гетероциклічної системи.

У роботі вперше здійснено синтез естерів та ариламідів 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та похідних конденсованих гетероциклів, таких як алкіл 2-алкіл-6-метил-5-оксо-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати, алкіл 6-метил-5-оксо-2-(3-арил)-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати та похідні 7_метил-6-оксо-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбонової кислоти. За допомогою програми PASS для похідних 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти проведено віртуальний скринінг і досліджено аналгетичну, протизапальну, антимікробну активність, гостру токсичність та вплив на слизову оболонку шлунка. За результатами фармакологічних досліджень встановлено, що синтезовані речовини є малотоксичними та перспективними для розширеного фармакологічного дослідження. Для відібраної у якості перспективного протизапального та аналгетичного засобу сполуки етил 3-аміно-5-метил-2-(4-метилбензилтіо)-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбоксилату, розроблено проект аналітичної нормативної документації на субстанцію. За результатами досліджень подано 2 заявки на патенти України ( № а200812362 від 20.10.2008 р., № а200812363 від 20.10.2008 р.).

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені препаративні методики синтезу етилового естеру 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти та його S-алкільних похідних, а також етилового естеру 4-гідразино-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, його сульфамоїльних похідних та кондесованих систем гетероциклів із фрагментом тієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-8-карбонової кислоти, гетероциклічних систем, таких як алкіл 2-алкіл-6-метил-5-оксо-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати, алкіл 6-метил-5-оксо-2-(3-арил)-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилати та похідні 7-метил-6-оксо-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбонової кислоти; одержані внаслідок вивчення біологічної активності синтезованих сполук результати мають значну практичну цінність для дослідників, які займаються пошуком нових лікарських засобів серед сполук гетероциклічної природи.

Результати, отримані при виконанні роботи, впроваджені в науково-дослідницьку та навчальну діяльність ряду вищих навчальних закладів та наукових установ України: Запорізький державний медичний університет, Інститут фармакології та токсикології АМН України, Харківський національний університет імені Каразіна, Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Національний фармацевтичний університет. Особистий внесок здобувача. Автор особисто провів аналіз літературних даних стосовно методів синтезу, хімічних властивостей, шляхів модифікації та біологічної активності похідних з тієно[2,3-d]піримідиновим фрагментом; автором виконаний синтез об'єктів дослідження, проведено інтерпретацію даних фізико-хімічних методів аналізу (ІЧ-, ¹³С ЯМР-, ¹Н ЯМР-, хромато-мас-спектроскопії), обґрунтовано висновки щодо перебігу хімічних перетворень, здійснених ним особисто. Разом із науковим керівником здійснено постановка цілей та завдань дослідження і узагальнення результатів роботи та формулювання висновків. У наукових публікаціях у співавторстві з Черних В.П., Коваленком С.М., Власовим С.В., Борисовим О.В., Шаповал О.М., Яковлєвою Л.В., Казмірчуком В.В., Корбою Ю.М. автор здійснив частину роботи з обговорення суті публікацій, інтерпретації результатів синтетичних та фізико-хімічних досліджень та оформлення статей та тез доповідей до друку.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст роботи докладено на Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів та молодих учених „Актуальні питання створення нових лікарських засобів” (Харків, 2007), Х Конференції молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України (Одеса, 2007), VII Міжнародній науково-практичній конференції «Студенческая медицинская наука XXI века» (Витебск, 2007), Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів та молодих учених «Актуальнi питання створення нових лiкарських засобiв» (Харків, 2008), Всеукраїнському конгресі «Сьогодення та майбутнє фармації» (Харків, 2008), Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю "Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів" (Львів, 2008), ХІ Конференції молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України (Одеса, 2008).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковано у 3 статтях, 7 тезах доповідей, за матеріалами надано 2 заявки на винахід. Об'єм та структура дисертації. Дисертація представлена на 166 сторінках друкованого тексту, складається із вступу, шести розділів загальних висновків та списку використаної літератури, який налічує з 150 джерел із них 127 іноземних. Робота проілюстрована 45 схемами, 19 рисунками, 46 таблицями.

2. Основний зміст роботи

1. Перетворення похідних 5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти. У якості ключового напівпродукту для синтезу цільових сполук нами було обрано етиловий естер 5-метил-4-хлортієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 3.1, який одержували за відомими методиками на основі синтезованого етилового естеру 5-метил-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 2.1 при обробці останнього хлорокисом фосфору.

Схема 1

5.1: Alk = p-MeBn;

5.2: Alk = CH₂CONH(p-MePh);

5.3: Alk = CH₂CONH(2,4-diMePh);

5.4: Alk = CH₂CONH(3,5-diMePh);

5.5: Alk = CH₂CONH(p-OMePh);

5.5: Alk = CH₂CONH(p-OMeBn).

7.1: Ar = п-MePh и 7.2: Ar = п-ClPh

Етиловий естер 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 4.1 одержували із сполуки 3.1 шляхом обробки еквімолекулярною кількістю тіосечовини (схема 1). Цей метод (нагрівання похідного 3.1 з тіосечовиною у середовищі ДМФА) дозволив в одну стадію одержати з високими виходами тіон 4.1. Хоча у даному випадку наявність сигналу NH тіоімідного фрагменту при 13,93 м.ч. (для оксосполуки цей сигнал знаходиться при 12,63 м.ч.) безсумнівно свідчить на користь утворення саме сполуки з атомом Сульфуру у положенні 4, положення цього сигналу в спектрі не може бути безперечним доказом цього твердження. Тому з метою більш переконливого доказу будови сполуки 4.1 нами було виміряно її хромато-мас-спектр (LC/MS), а наявність у ньому піку [MH]⁺ 255,7 однозначно довела утворення тіону 4.1. Наявність у структурі сполуки 4.1 тіоімідного фрагменту є сприятливою для одержання на її основі S-алкільних похідних 5.1-5.6 Сполуки 5.1-5.6 синтезували при алкілюванні з алкілгалогенідами в ДМФА у присутності триетиламіну (схема 1).

Етиловий естер 4-гідразино-5-метил-тієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 6.1 одержували із сполуки 3.1 шляхом обробки трикратним надлишком гідразинугідрату. Подальшу модифікацію гідразину 6.1 проводили шляхом сульфoарилювання аренсульфохлоридами (схема 1) з утворенням сполук 7.1-7.2 (7.1: Ar = п-MePh і 7.2: Ar = п-ClPh). Також ми дослідили взаємодію гідразину 6.1 з ангідридами аліфатичних карбонових кислот. У результаті досліджень було встановлено, що при кип'ятінні сполуки 6.1 у надлишку ангідридів аліфатичних карбонових кислот утворюється суміш продуктів. Але у дуже м'яких умовах (1,2 надлишок оцтового ангідриду у діоксані, t = 50°C) нами без ізолювання проміжного продукту 8.1 було виділено етиловий естер 3,9-диметилтієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-8-карбонової кислоти 9.1 (схема 1).

Схема 1

У спектрі ¹Н ЯМР виділеної сполуки 9.1 спостерігаються сигнали двох метилних груп при 2,59 м.ч. (тіофен) та 2,99 (триазол) , а також сигнали карбетоксигрупи 1,32 (3Н, т., COOCH₂СH₃); 4,34 (2Н, кв., COOCH₂СH₃) та СН 9,67 м.ч. З літературних джерел відомі дані про афінність 2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-тіонів до аденозинових рецепторів A₁/A_2a типу. Тому розробка методів синтезу біоізостерних сполук, які містять у своїй структурі Оксиген замість Сульфуру у положенні 3 є актуальним питанням. З метою побудови подібних структур ми провели взаємодію гідразинів 6.1-6.6 з 1,1-карбонілдіімідазолом (CDI). В результаті було встановлено, що у даному випадку відбувається закриття триазольного циклу з утворенням похідних 2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-онів 11.1-11.6.

Вірогідно, реакція перебігає спочатку за гідразинною групою, а вже потім інтермедіат А внаслідок внутрішньомолекулярної конденсації утворює 1,3,4-триазольний цикл (схема 2). У спектрах ¹Н ЯМР 2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-онів 11.1-11.6 спостерігаються сигнали NH 1,3,4-триазолу у вигляді уширеного синглету при 12,10 - 12,58 м.ч., сигнал CH (1H, уш.c.) при 7,96 - 8,51 м.ч., а також сигнали протонів замісників у тіофеновому ядрі в залежності від їх природи (табл. 1).

Схема 2

Таблиця 1

З метою подальшої модифікації одержаних 2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]три-азоло[4,3-c]піримідин-3-онів 11.1-11.6 ми провели алкілювання деяких із них хлорацетамідами 12 (схема 4). Внаслідок проведення цієї реакції у присутності 1,3 екв. К₂СО₃ у ДМФА нами було виділено індивідуальні сполуки (схема 3). Але за даними одержаних спектрів ¹H ЯМР цим речовинам відповідала як структура 14, так і структура 13, хоча положення сигналу протонів СН₂ групи від хлороацетамідного фрагменту при 4,72 - 4,84 м.ч. (2Н, с.) наводило на думку, що виділені сполуки є продуктами N-алкілювання, але це не виключає і те, що вони можуть бути продуктами О-алкілювання.

Схема 3

R³ = H /R⁴ = Ph, 2,4-OCH₃Ph, 4-CH₃Ph, 4-EtPh; 2-Br-4-MePh, 3,4-OCH₃Ph, 2-OCH₃-5-ClPh, 4-(COOCH₃)Ph, 2-CH₃ 6-EtPh; 3,5-CH₃Ph, 4-OEtPh, 4-OCH₃Ph.

З метою більш достовірного доведення будови одержаних внаслідок алкілювання сполук 11.1-11.6 речовин ми скористались даними ¹³С ЯМР-спектроскопії, в результаті чого нами було доведено, що виділені сполуки скоріше за все є продуктами N-алкілювання. Нами було спрогнозовані ¹³С ЯМР-спектри продуктів О-алкілювання 13 та N-алкілювання 14 за допомогою програми ACDLabs 6.0 в результаті чого було встановлено, що для продукту типу 13 сигнал карбону СН₂ алкілятора має знаходитись при 68,1 м.ч в той час як для продута типу 14 цей самий сигнал має бути при 47,2 м.ч. У виміряних спектрах ¹³С ЯМР виділених продуктів сигнал СН₂ спостерігається при 48,7 - 49,0 м.ч., тобто вони достовірно є продуктами N-алкілювання 14.

2. Перетворення похідних 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти Вихідні естери 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 16.1 (R¹ = OMe) і 16.2 (R¹ = OEt) та 25.1-25.12 [R¹ = NHPh, NH(2-MePh), NH(3-MePh), NH(2,3-diMePh), NH(2,6-diMePh), NH(3,5-diMePh), NH(2-OMePh), NH(4-OMePh), NH(2-ClPh), NH(3-ClPh), NH(4-FPh), NH(2,4-diFPh)] одержували на основі похідних 5-аміно-3-метил-2,4-тіофендикарбонової кислоти 1.1-1.14 (схема 4).

Схема 4

16.1 R¹ = OMe, 16.2 R¹ = OEt;

25.1 R¹ = NHPh, 25.2 = NH(2-MePh), 25.3 = NH(3-MePh), 25.4 = NH(2,3-diMePh), 25.5 = NH(2,6-diMePh), 25.6 = NH(3,5-diMePh), 25.7 = NH(2-OMePh), 25.8 = NH(4-OMePh), 25.9 = NH(2-ClPh), 25.10 = NH(3-ClPh), 25.11 = NH(4-FPh), 25.12 = NH(2,4-diFPh)

Подальший синтез сполук 17.1 -17.14 проводили при обробці вихідних білдінг-блоків 16 алкілгалогенідами, а також амідами хлороцтової кислоти (схема 5).

Схема 5

R³ = Me, p-MeBn, p-ClBn, CH₂CONHAr, CH₂CONAlk(Ar), CH₂CONHAlk

У результаті цього були одержані відповідні естери 3-аміно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]пиримідин-6-карбонової кислоти 17.1-17.14. У спектрах ¹H ЯМР алкіл 3-аміно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигидротієно[2,3-d]піримідин-6-карбоксилатів 17.1-17.14 сигнал протонів NH₂ групи в положенні 3 має вигляд чіткого та неуширеного синглету при 5,48-5,83 м.ч.

З метою подальшої модифікації похідних 17.1-17.14 нами було зроблено спробу їх ацилювання задля можливого одержання естерів 5-метил-3-алкілкарбоксамідо-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти. Проте за результатами цих експериментів було встановлено, що аміногрупа у положенні 3 тієно[2,3-d]піримідиновго фрагменту сполук 17.1-17.14 є малоактивною. Вона не реагує із хлорангідридами карбонових кислот та сульфохлоридами. Нам не вдалось проацилювати її 1-3 кратним надлишком оцтового ангідриду, так само, як і за допомогою пропіонового ангідриду при проведенні реакції у середовищі діоксану. В той же час при проведенні реакції в середовищі оцтового ангідриду для сполуки 17.1 було виділено діацетильне похідне 18 (схема 6).

Схема 6

При обробці сполук 16.1 (R¹ = OEt) та 16.2 (R¹ = OMe) надлишком ангідридів нижчих аліфатичних карбонових кислот (19.1 R⁴ = Me; 19.2 R⁴ = Et; 19.3 R⁴ = i-Pr) при кип'ятінні відбулось закриття 1,3,4-тіадіазольного циклу і нами були виділені сполуки 20.1-20.6 (схема 7).

Схема 7

Структура похідних 20.1-20.6 була встановлена на основі даних ¹H ЯМР - спектроскопії и хромато-мас-спектрометрії. Хромато-мас-спектри (LC/MS) сполук 20 свідчать про закриття саме тіадіазольного, а не оксадіазольного циклу, про що свідчить наявність у спектрі піку більш важкого квазімолекулярного іона для виділених на ВЕРХ продуктів, ніж це можливо для оксоаналогів 21. В умовах більш м'яких, ніж кип'ятіння в ангідридах (ДМФА, 100єС) нам вдалось циклізувати естер 16.1 за допомогою 3-метилфенілізотіоціанату 23 (схема 8).

Схема 8

Синтез цільових продуктів 27.1-27.26 проводили рідиннофазним паралельним методом, шляхом нагрівання естерів 16.1-16.2 або амідів 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти 25.1-25.12 з фенацилбромідами 26 в ДМФА протягом 2-3 годин (схема 9).

Схема 9

16.1 R¹ = OMe, 16.2 R¹ = OEt;

25.1 R¹ = NHPh, 25.2 = NH(2-MePh), 25.3 = NH(3-MePh), 25.4 = NH(2,3-diMePh), 25.5 = NH(2,6-diMePh), 25.6 = NH(3,5-diMePh), 25.7 = NH(2-OMePh), 25.8 = NH(4-OMePh), 25.9 = NH(2-ClPh), 25.10 = NH(3-ClPh), 25.11 = NH(4-FPh), 25.12 = NH(2,4-diFPh)

У спектрах ¹Н ЯМР спостерігаються сигнали протонів групи СН₃ при д 2,67-2,84 м.ч., протонів СН₂ фрагменту тіадіазинового циклу при д 4,22-4,78 м.ч. Для сполук 27.1-27.8 (R¹ = OEt, OMe) присутні сигнали алкільних залишків естерної групи, для сполук 27.-27.26 (R¹ = NHAr) наявний сигнал протону NH амідного фрагменту при д 8,84-10,39 м.ч. В їх ІЧ-спектрах спостерігаються інтенсивні смуги валентних коливань С=О (1733-1681 см^-1), а також смуги валентних коливань С-Н (2907-2987 см^-1) та N-H (3425-3274 см^-1).

Вивчення біологічної активності синтезованих похідних. За результатами дескрипторного аналізу за програмою PASS найперспективнішим напрямом проведення фармакологічного скринінгу був скринінг на протизапальну та аналгетичну активність наступних сполук (табл. 2).

Таблиця 2

Комплекс фармакологічних скринінгових досліджень передбачає вивчення:

гострої токсичності похідних;

можливої анальгетичної дії похідних;

можливої антиексудативної дії похідних;

впливу на стан слизової оболонки шлунка (СОШ).

Таким чином, аналіз одержаних результатів дозволяє віднести усі досліджувані сполуки до V класу токсичності (практично нетоксичні речовини). Аналгетична дія сполук під шифрами 4.1 (ЕД₅₀=0,75 мг/кг), 5.2 (ЕД₅₀=0,9 мг/кг), 16.2 (ЕД₅₀=1,11 мг/кг), 17.11 (ЕД₅₀=0,7 мг/кг), 20.1 (ЕД50=1,42 мг/кг), 20.3 (ЕД₅₀=0,7 мг/кг), 27.18 (ЕД50=1,03 мг/кг) за величиною ЕД₅₀ має перевагу над аналгетичним ефектом ортофену (ЕД₅₀=5 мг/кг) у 4,5-7,2 рази. Сполука 6.1 виявляє аналгетичну дію на рівні ЕД₅₀=3,5 мг/кг та у 1,45 раз переважає ЕД₅₀ ортофену (5 мг/кг).

Значиму антиексудативну активність проявили чотири сполуки, а саме 4.1 (ЕД₃₀ =1,30 мг/кг), 6.1 (ЕД₄₀ =2,30 мг/кг), 17.11 (ЕД₄₀ =1,10 мг/кг), 20.1 (ЕД₄₀ =1,07 мг/кг), причому сполука 6.1 за вираженістю антиексудативного ефекту у 2-3 рази поступається препаратові порівняння ортофену (ЕД₅₀ = 8,00). Похідні під шифром 5.2, 16.2, 20.3 та 27.18 проявили слабку антиексудативну дію і є поза конкуренцією в порівнянні з референс-препаратом ортофеном. Аналіз отриманих результатів показав, що нові сполуки під шифрами 4.1, 17.11 та 20.1 не чинять впливу на стан СОШ піддослідних тварин, про що свідчить показник ураження СОШ, який не відрізняється від такого контрольної групи. На відміну від них препарат порівняння ортофен спричиняє пошкодження СОШ: ступінь ураження СОШ у цій групі в 15 разів перевищує такий в контрольній групі. Це свідчить також про те, що нові сполуки мають відмінний від ортофену та НПЗЗ в цілому механізм дії, який не пов'язаний з пригніченням простагландинів.

У результаті проведених досліджень сполук похідних амідів 27 на антимікробну та протигрибкову активність встановлено, що синтезовані аміди 27 виявляють помірну, а в деяких випадках незначну антимікробну активність. Так значення мінімальних бактеріостатичних концентрацій (МБ_СТК) для більшості досліджуваних сполук 27 лежать у межах 125,00-62,5 мкг/мл. В той же час слід відмітити більш високу активність усіх сполук по відношенню до грибів роду Candida (МБ_СТК склала менше 62,5 мкг/мл). За результатами скринінгу знайдено найбільш активну щодо C. albicans сполуку 27.18 (R¹ = NH(2-ClPh) і R³ = Ph); для цієї речовини МБ_СТК = 15,6 мкг/мл, а мінімальна бактерицидна концентрація (МБ_ЦК) склала 31,25 мкг/мл.

Висновки

1. Встановлено, що при взаємодії етилового естеру 5-метил-4-хлортієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти з тіосечовиною у ДМФА при нагріванні або із гідразингідратом утворюються, відповідно, етиловий естер 5-метил-4-тіоксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, який вдалось проалкілювати за атомом Сульфуру, або етиловий естер 4-гідразино-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти; на основі останнього були одержані етилові естери 4_{2_[(4_арил)сульфоніл]гідразино}-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти (в реакції з аренсульфонілхлоридами) та етиловий естер 3,9-диметилтієно [3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-8-карбонової кислоти (в реакції з оцтовим ангідридом).

2. Доведено, що взаємодія 4-гідразино-5-R¹-6-R²-тієно[2,3-d]піримідинів з 1,1'-карбонілдіімідазолом приводить до одержання 9-R¹-8-R²-2,3-дигідротієно [3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-онів, для яких було доведено напрямок алкілювання та встановлено, що воно перебігає переважно за атомом Нітрогену у положенні 2.

3. Встановлено, що взаємодія естерів 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти з алкілгалогенідами призводить до утворення естерів 3-аміно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти, а їх ацилювання ангідридами кислот та арилізотіоціанатами до одержання алкіл 2-алкіл-6-метил-5-оксо-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилатів та алкіл 6-метил-5-оксо-2-(3-арил)-5H-[1,3,4]тіадіазоло[3,2-a]тієно[2,3-d]піримідин-7-карбоксилатів; доведено, що аміногрупа естерів 3-аміно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти є малоактивною та не взаємодіє з сульфохлоридами та ангідридами карбонових кислот, але у надлишку ангідридів утворюються алкіл 3-діациламіно-5-метил-2-алкілтіо-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбоксилати.

4. Досліджено взаємодію похідних 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти з фенацилбромідами та встановлено, що внаслідок цього утворюються похідні 7-метил-6-оксо-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбонової кислоти.

5. Здійснено дослідження біологічної активності відібраних за результатами віртуального скринінгу сполук на гостру токсичність, аналгетичну, протизапальну, антимікробну активність та їх вплив на слизову оболонку шлунка; за результатами цих досліджень відібрано сполуку етил 3-аміно-5-метил-2-(4-метилбензилтіо)-4-оксо-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбоксилат, яку запропоновано у якості нового протизапального та аналгетичного засобу; для неї розроблений проект аналітичної нормативної документації. Дослідження антимікробної активності ряду синтезованих сполук дозволило виявити, більшу активність тесованих речовин по відношенню до грибів, ніж до бактерій; знайдено, що сполука N⁸-(2-хлорфеніл)-7-метил-6-оксо-3-феніл-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбоксамід (для С. albicans: МБ_СТК = 15,6 мкг/мл, МБ_ЦК = 31,25 мкг/мл) є найбільш активною серед тестованих.

Список праць за темою дисертації

1. Синтез и превращения алкил 3-амино-5-метил-4-оксо-2-тиоксо-1,2,3,4-тетрагидротиено[2,3-d]пиримидин-6-карбоксилатов / С.Н. Коваленко, С.В. Власов, А.И. Федосов, В.П. Черных // Журнал органічної та фармацевтичної хімії. - 2007. - Т. 5, №3 (19). - С. 34-40. (Особистий внесок - обговорення мети, розробка методології синтезу. Виконував синтетичну частину, брав участь у інтерпретації даних фізико-хімічного аналізу, в оформленні роботи). Синтез та антимікробна активність похідних 7-метил-6-оксо-2H,6H-тієно[2',3':4,5]піримідо[2,1-b][1,3,4]тіадіазин-8-карбонової кислоти / С.Н. Коваленко, С.В. Власов, А.І. Федосов, В.В. Казмірчук, В.П. Черних // Вісник фармації. - 2008. -№ 1 (53). - С. 3-7.

2. Синтез, модифікація і біологічна активність етилових естерів 4-гідразино та 4_тіо-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти / А.І. Федосов, С.М. Коваленко, С.В. Власов, О.М. Шаповал, О.В. Борисов, Л.В. Яковлєва, В.П. Черних // Журнал органічної та фармацевтичної хімії. - 2008. - Т. 6, № 3 (23). - С. 33-38. (Особистий внесок - планування і здійснення експерименту, аналіз та оформлення результатів синтетичних і фізико-хімічних досліджень). Федосов А.І. Взаємодія естерів 3-аміно-5-метил-4-оксо-2-тіоксо-1,2,3,4-тетрагідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти з ангідридами кислот / А.І. Федосов, С.В. Власов, С.М. Коваленко // Актуальні питання створення нових лікарських засобів: всеукр. наук.-практ. конф. студ. та мол. вчених 17-18 травня 2007р.: тези доп. -- Харків, 2007. -- С. 28-30.

3. Федосов А.І. Синтез алкіл 9-метилтієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-с]піримідин-8-карбоксилатів. / А.І. Федосов, С.В. Власов, О.В. Борисов // Конференція молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України 16-17 жовтня 2007 р.: тези доп. -- Одеса, 2007. -- С. 56.

4. Исследование противомикробной активности амидов 7-метил-6-оксо-2Н,6Н-тиено[2,3,:4,5]пиримидо[2,1-b][1,3,4]тиадиазин-8-карбоновой кислоты / А.И. Федосов, С.В. Власов, В.В. Казмирчук, С.Н. Коваленко, В.П. Черных // Студенческая медицинская наука XXI века: матер. VII междунар. научно-практ. конф. 1-2 ноября 2007 г.: тези доп. -- Витебск, 2007. -- С. 292-294.

5. Синтез похідних 2,3-дигідротієно[3,2-e][1,2,4]триазоло[4,3-c]піримідин-3-онів / Ю.М. Корба, О.В. Борисов, А.І. Федосов, С.М. Коваленко, В.П. Черних // Актуальні питання створення нових лікарських засобів: матер. всеукр. наук.-практ. конф. студ. та мол. вчених 16-17 квітня 2008 р.: тези доп. -- Харків, 2008. -- С. 16.

6. Синтез та перетворення тіопохідних 5-метил-3,4-дигідротієно[2,3-d]піримідин-6-карбонової кислоти / А.І. Федосов, С.В. Власов, О.В. Борисов, С.М. Коваленко, В.П. Черних // Сьогодення та майбутнє фармації: матер. всеукраїнського конгресу 16-19 квітня 2008 р.: тези доп. -- Харків, 2008. -- С. 70.

7. Синтез, модифікація і біологічна активність етилових естерів 4-гідразино- та 4-тіо-5-метилтієно[2,3-d]піримідин-6-карбонових кислот / А.І. Федосов А.І., С.В. Власов, О.В. Борисов, С.М. Коваленко, В.П. Черних, Л.В. Яковлєва, О.М. Шаповал // Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів: тези доп. нац. наук.-практ. конф. 15-18 жовтня 2008 р.: тези доп. -- Львів, 2008. -- С. 128.

8. Федосов А.І. Підход до синтезу етил 5-метил-4-алкілтіотієно[2,3-d]піримідин-6-карбокислатів / А.І. Федосов, С.В. Власов, О.В. Борисов // ХІ Конференція молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України 13-14 листопада 2008 р.: тези доп. -- Одеса, 2008. -- С. 82.

Размещено на Allbest.ru