Синтез, свойства и биологическая активность 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

синтез, свойства и биологическая активность 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов

Специальность 14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

Бобылева Александра Александровна

Пермь 2012

Диссертационная работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Гейн Владимир Леонидович

Научный консультант: доктор фармацевтических наук, профессор

Одегова Татьяна Федоровна

Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук, доцент

Игидов Назим Мусабекович

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздравсоцразвития России

доктор химических наук, профессор

Абашев Георгий Георгиевич

Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь

Ведущая организация:

ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России

Защита состоится «19» июня 2012 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.068.01 при ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздравсоцразвития России по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Полевая, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздравсоцразвития России по адресу: 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 46.

Автореферат разослан «___» мая 2012 г.

Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте Министерства образования и науки РФ http//www.mon.gov.ru «___» мая 2012 г. и на сайте ГБОУ ВПО ПГФА http//www.pfa.ru «___» мая 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 208.068.01

к.ф.н., доцент

Липатникова И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из важнейших проблем фармацевтической химии является поиск малотоксичных соединений с высокой биологической активностью. С этой точки зрения 3-гидрокси-3-пирролин-2-оны, их производные и полученные на их основе конденсированные системы гетероциклов представляют собой один из перспективных для изучения классов химических соединений. Среди них обнаружены вещества с противомикробной, противовирусной, противовоспалительной, анальгетической, антиагрегантной и ноотропной активностями. Установлено наличие зависимости между химическими свойствами, характером заместителя в положении 1 гетероцикла и биологической активностью. Продолжая исследования среди 1-замещенных 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с целью поиска биологически активных веществ, актуальным было введение в положение 1 гетероцикла 3-метоксипропильного, 3-этоксипропильного и 3-изопропоксипропильного заместителей и изучение их влияния на химические свойства и биологическую активность 1-(3-метокси-, этокси-, изопропоксипропиламин)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.

Цель работы. Целью данного исследования является разработка методик синтеза новых соединений ряда 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, изучение их свойств и биологической активности, а также оценка зависимости между строением синтезированных соединений и их биологическим действием.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) Разработать простые препаративные методики синтеза 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.

2) Изучить взаимодействие синтезированных 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с моно- и бинуклеофильными реагентами.

3) Исследовать биологическую активность 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, а также изучить зависимость «структура-активность» с целью выявления наиболее перспективных соединений для дальнейшего исследования.

Научная новизна. Изучена трехкомпонентная реакция взаимодействия метиловых эфиров ацилпировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-метокси-, 3-этокси- и 3-изопропоксипропиламина. Исследованы химические свойства синтезированных на основе данной реакции 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов при их взаимодействии с моно- и бинуклеофильными реагентами, такими как: ацетат аммония, п-толуидин, п-хлоранилин, сульфаниламид, гидразингидрат. Таким образом, осуществлен синтез ранее неизвестных 1-(3-алкоксипропил)замещенных пирролинонов и их аминопроизводных. Установлена структура полученных соединений с помощью спектральных методов анализа. Проведен анализ результатов антимикробной, противогрибковой, противовирусной, анальгетической, жаропонижающей, гипогликемической, антигипоксической активностей полученных соединений.

Практическая значимость. Разработаны препаративные методики синтеза ранее неизвестных 1-(3-метокси-, 3-этокси- и 3-изопропоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-(2,4-дихлорфенил)-3-амино-3-пирролин-2-она, 1-(3-этоксипропил)-5-(4-гидроксифенил)-4-(1-аминоэтилиден)тетрагидропиррол-2,3-диона, 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил-5-арил-3-(4-толиламино)-3-пирролин-2-онов, 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-арил-3-(4-хлорфениламино)-3-пирролин-2-онов, 1-(3-метоксипропил)-4-(1-(4-аминосульфонилфениламино)-этилиден)-5-(4-этоксифенил)-тетрагидропиррол-2,3-диона, 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил-5-арил-3-(4-аминосульфонилфениламино)-3-пирролин-2-онов, 3-арил(2-тиенил)-4-арил-5-(3-алкоксипропил)-4,6-дигидропирроло[3,4-с]пиразол-6-онов.

В процессе работы синтезировано 112 соединений, 111 из них новые.

Среди полученных соединений обнаружены вещества с противовирусной, анальгетической, жаропонижающей, гипогликемической, антигипоксической активностями. Выявлены ряды соединений, перспективные с точки зрения дальнейшего поиска биологически активных веществ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на II Международной конференции, посвященной 25-летию Института технической химии УрО РАН «Техническая химия, от теории к практике» (Пермь, 2010); 66-й Региональной конференции по фармации и фармакологии (Пятигорск, 2011); школе-конференции молодых ученых, посвященной 80-летию химического факультета Пермского государственного национального исследовательского университета «Современные проблемы фундаментальной и прикладной химии» (Пермь, 2011); II Международной научно-практической конференции «Современная медицина и фармацевтика: анализ и перспективы развития» (Москва, 2012); седьмой Международной телеконференции на платформе «Альманах Научных Открытий» к 125-летию со дня рождения Николая Ивановича Вавилова «Актуальные проблемы современной науки» (Томск, 2012); 67-й Региональной конференции по фармации и фармакологии (Пятигорск, 2012); Российской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные проблемы фармацевтической науки», посвященной 75-летию ПГФА (Пермь, 2012); 77-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность» (Курск, 2012); Всероссийской конференции «Современные проблемы химической науки и образования», посвященной 75-летию со дня рождения доктора химических наук, профессора В.В. Кормачева (Чебоксары, 2012).

Публикации. Основные результаты научных исследований отражены в 10 публикациях: 6 статей, одна из которых опубликована в издании перечня ВАК и 4 тезисов докладов на конференциях различного уровня.

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Пермской государственной фармацевтической академии (номер государственной регистрации 01.9.50 007419). Тема утверждена на заседании Ученого совета Пермской государственной фармацевтической академии, протокол № 3 от 26 ноября 2009 года.

Конкретное участие автора в получении научных результатов. Изучены и обобщены данные отечественной и зарубежной литературы по методам синтеза 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, их свойствам и биологической активности.

Разработаны методики синтеза и получены 111 неописанных ранее соединений, структура которых подтверждена данными ЯМР 1Н, ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии.

Исследована антимикробная активность 107 синтезированных соединений и противогрибковая активность 20 соединений.

Результаты проведенных исследований опубликованы в тезисах и научных статьях, в том числе в журнале, рекомендованном ВАК.

Объем и структура диссертации. Содержание работы изложено на 175 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка, включающего 135 работ отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 34 таблицы, 10 схем, 1 рисунок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Синтез 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов. Взаимодействие синтезированных соединений с нуклеофильными реагентами.

2. Установление структуры полученных соединений на основании спектральных данных.

3. Результаты биологических испытаний синтезированных соединений и некоторые закономерности взаимосвязи строения с фармакологическим действием.

заместитель метиловый эфир альдегид

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Синтез, химические свойства и биологическая активность тетрагидропиррол-2,3-дионов (обзор литературы)

В главе приводятся обобщенные данные литературы по способам синтеза, химическим превращениям и биологической активности тетрагидропиррол-2,3-дионов и их производных.

Глава 2. Синтез и свойства 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов

В главе представлены результаты собственных исследований по изучению синтеза 1-(3-метокси-, этокси-, изопропоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, их взаимодействия с нуклеофильными реагентами, такими как уксуснокислый аммоний, п-толуидин, п-хлоранилин, сульфаниламид, гидразингидрат.

2.1 Синтез 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов

С целью синтеза 1-(3-метоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов нами была изучена трехкомпонентная реакция метилового эфира ацетилпировиноградной кислоты со смесью 3-метоксипропиламина и ароматического альдегида. Исследования показали, что при взаимодействии эквимолярных количеств исходных реагентов в 1,4-диоксане при комнатной температуре образуются 1-(3-метоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (I а-з) (выход 62 - 83 %). Установлено, что при взаимодействии метиловых эфиров ароил(2-тиеноил)пировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-метоксипропиламина в эквимолярных количествах в среде диоксана или в среде ледяной уксусной кислоты при комнатной температуре образуются 1-(3-метоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (II а-у) (выход 45 - 95 %).

I а-з, II а-у

R = CH3 (I а-з), 4-CH3С6Н4 (II а, б), 3-CH3OС6Н4 (II в-и), 4-C2H5OС6Н4 (II к-п), 4-FС6Н4 (II р), 2-тиенил (II с-у); R1 = C6H5 (I а, II а, в, р, с), 2-CH3OC6H4 (I б, II к), 4-C2H5OC6H4 (I в, II г, л, т), 4-HOC6H4 (I г, II д, м), 4-ClC6H4 (II е, н), 4-FC6H4 (II о, у), 2-NO2C6H4 (I д, II п), 4-(CH3)3CC6H4 (I е, II ж), 4-(CH3)2CHC6H4 (I ж, II з), 4-(CH3)2N C6H4 (I з, II и), 3-пиридил (II б)

В дальнейшем нами была произведена замена 3-метоксипропиламина на 3-этоксипропиламин с целью изучения его влияния на протекание трехкомпонентной реакции. Нами было изучено взаимодействие метиловых эфиров ацетил-, ароил-, и 2-тиеноилпировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-этоксипропиламина в эквимолярном соотношении в среде диоксана или в среде ледяной уксусной кислоты при комнатной температуре. В результате были выделены соответствующие 1-(3-этоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (III а-е) (выходы 56 - 86 %) и 1-(3-этоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (IV а-ю) (выход 55 - 93 %)



III а-е, IV а-ю

R = CH3 (III а-е), C6H5 (IV а, б), 4-CH3C6H4(IV в, г), 4-CH3OC6H4 (IV д-к), 3-CH3OC6H4 (IV л-п), 4-C2H5OC6H4 (IV р-х), 4-FC6H4 (IV ц, ч), 2,4-Cl2C6H3 (IV ш), 2-тиенил (IV щ-ю); R1 = C6H5 (III а, IV а, в, д, л, ц, щ), 2-CH3OC6H4 (III б, IV р), 4-C2H5OC6H4 (III в, IV б, е, м, с, ы), 4-HOC6H4 (III г, IV ж, н, т, ч, э), 4-ClC6H4 (IV з, о, у), 2,4-Cl2C6H3 (IV и), 3-BrC6H4 (IV к), 4-FC6H4 (IV ф, ш, ю), 2-NO2C6H4 (III д, IV х,), 4-(CH3)2CHC6H4 (III е, IV п,), 3-пиридил (IV г)

С целью расширения ряда 1-(3-алкоксипропил)замещенных 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов нами было изучено взаимодействие метиловых эфиров ацетил-, ароил-, и 2-тиеноилпировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-изопропоксипропиламина в эквимолярном соотношении в среде диоксана или в среде ледяной уксусной кислоты при комнатной температуре. В результате исследований было установлено, что продуктами реакции являются, соответственно, 1-(3-изопропоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (V а-е) (выход 60 - 90 %) и 1-(3-изопропоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (VI а-ш) (выход 59 - 96 %).

V а-е, VI а-ш

R = CH3 (V а-е), С6H5 (VI а-в), 4-CH3C6H4(VI г,д), 3-CH3OC6H4 (VI е-к), 4-C2H5OC6H4 (VI л-с), 4-FC6H4 (VI т,у), 2,4-Cl2C6H3 (VI ф), 2-тиенил (VI х-ш); R1 = C6H5 (V а, VI а, г, е, л, т, х), 2-CH3OC6H4 (V б, VI м), 4-C2H5OC6H4 (V в, VI б, ж, н, ц), 4-HOC6H4 (V г, VI з, о, у,), 4-ClC6H4 (VI и, п, ч), 4-FC6H4 (VI в, р, ф, ш), 2-NO2C6H4 (V д, VI с), 4-(CH3)2CHC6H4 (V е, VI к), 3-пиридил (VI д)

Полученные соединения (I - VI) представляют собой бесцветные или бледно-желтые кристаллические вещества, растворимые в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, этиловом спирте и нерастворимые в воде.

Существование соединений (I - VI) в енольной форме А доказано с помощью ИК, ЯМР 1Н-спектров, а также положительной качественной реакцией со спиртовым раствором хлорида железа (III).

Анализируя данные литературных источников, у полученных 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов можно предположить существование межмолекулярных водородных связей (форма А) в кристаллах и концентрированных растворах и внутримолекулярного взаимодействия между протоном енольной гидроксильной группы и атомом кислорода ацильной(2-тиеноильной) группы (форма Б) в разбавленных растворах, подобные таковым у 1,4,5-тризамещенных 3-пирролин-2-онов.

А Б

По аналогии с данными предыдущих исследований можно предположить, что механизм реакций синтеза соединений (I - VI) включает стадии образования основания Шиффа и промежуточного эфира 4-амино-2-оксобутановой кислоты, который циклизуется в конечный продукт реакции.

В ИК спектрах соединений (I - VI) присутствуют полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями кетонной карбонильной группы при 1640 - 1670 см-1, лактамной карбонильной группы при 1658 - 1687 см-1 и енольного гидроксила при 3056 - 3169 см-1.

Характерным для спектров ЯМР 1Н соединений (I - VI) является наличие, наряду с сигналами ароматических протонов и связанных с ними групп, синглета протона енольной гидроксильной группы в области 10,67 - 12,69 м.д., синглета метинового протона при С5 в области 5,03 - 6,10 м.д., двух мультиплетов протонов метиленовой группы в положении 1 алкоксиипропильного остатка при 2,51 - 2,91 м.д. (С1НАНВ) и (С1НАНВ) 3,46 - 3,76 м.д., триплета двух протонов метиленовой группы в положении 3 и мультиплета двух протонов метиленовой группы в положении 2 алифатической цепи при 3,18 - 3,39 м.д. и 1,52 - 1,79 м.д., соответственно. Кроме того, в спектрах соединенй (I, II) присутствует синглет трех протонов метоксигруппы алифатической цепи при 3,10 - 3,59 м.д., в спектрах соединений (III, IV) присутствуют сигналы триплета и квадруплета протонов этоксигруппы алифатической цепи в областях 1,02 - 1,09 м.д. и 3,25 - 3,58 м.д., соответственно, в спектрах соединений (V, VI) наблюдаются мультиплет протона группы (CH3)2CHO при 3,40 - 3,47 м.д. и дублет шести протонов (CH3)2CHO с центром в области 1,01 - 1,03 м.д., а также в спектрах соединений (I, III, V) присутствует синглет трех протонов ацетильного остатка в области 2,02 - 2,28 м.д.

В масс-спектре соединения (II г) присутствует пик молекулярного иона с m/z (%) 425 (5,79) [М]+, а также пики фрагментарных ионов с m/z (%) 310 (2,48) [M - CH3OCH2CH2CH2NC=O]+, 290 (7,44) [M - CH3OC6H4C=O]+, 135 (100) [CH3OC6H4C=O], 77 (14,88) [Ph]+, 45 (13,22) [CH3CH2O]+.

Масс-спектры соединений (II в, д, е, к, м, о, р; IV а, о, ц, ш; VI в, л, т, ч, ш) имеют аналогичный характер.

2.2 Взаимодействие 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с ацетатом аммония

В ходе работы было установлено, что при кипячении 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-(2,4-дихлорфенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-она (IV и) с ацетатом аммония в ледяной уксусной кислоте в течение 5 часов образуется 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-(2,4-дихлорфенил)-3-амино-3-пирролин-2-он (VII а), а в случае использования 1-(3-этоксипропил)-4-ацетил-5-(4-гидроксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-она (III г) в реакции с ацетатом аммония в тех же условиях был выделен 1-(3-этоксипропил)-5-(4-гидроксифенил)-4-(1-аминоэтилиден)тетрагидропиррол-2,3-дион (VII б).

IV и, III г VII б (59 %)

R2 = 2,4-Cl2C6H3 (VII а), 4-HOC6H4 (VII б)

Соединение (VII а) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, уксусной кислоте, ацетонитриле, этиловом спирте и нерастворимое в воде.

В спектре ЯМР 1Н соединения (VII а), помимо основных сигналов, присутствует синглет двух протонов первичной аминогруппы в области 9,59 м.д.

Соединение (VII б) представляет собой светло-зеленое кристаллическое вещество, растворимое в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, уксусной кислоте, ацетонитриле, этиловом спирте и нерастворимое в воде.

В спектре ЯМР 1Н соединения (VII б), кроме основных сигналов, наблюдается синглет двух протонов первичной аминогруппы в области 9,61 м.д.

Кроме того, продукты реакции (VII а, б) не дают характерного окрашивания со спиртовым раствором хлорида железа (III), что также подтверждает указанные структуры.

2.3 Взаимодействие 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с ароматическими аминами

Проведенные исследования позволили установить, что при кипячении 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с ароматическими аминами, такими как п-толуидин, п-хлоранилин, сульфаниламид в уксуснокислой среде образуются соответствующие аминопроизводные.



I в, II а, о, IV а, е, и, м, о, VI б, л, у VIII а-е, IX а, б, X б, в

R = CH3 (X а), C6H5 (VIII в,д), 4-CH3C6H4 (VIII а), 3-CH3OC6H4 (VIII г, X б), 4-CH3OC6H4 (IX а, б), 4-C2H5OC6H4 (VIII б, X в), 4-FC6H4 (VIII е); R1 = H (VIII а, в, X в), 4-C2H5O (VIII д, IX а, X а, б), 4-HO (VIII е), 4-Cl (VIII г), 4-F (VIII б), 2,4-Cl2 (IX б); R2 = CH3 (VIII а,б, X а), C2H5 (VIII в,г, IX а,б, X б), (CH3)2CH (VIII д,е, X в); R3 = CH3 (VIII а-е), Cl (IX а, б), SO2NH2 (X а-в)

Продукты реакции (VIII, X) представляют собой желтые кристаллические вещества, растворимые в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, уксусной кислоте, хлороформе, ацетонитриле, этиловом спирте и нерастворимые в воде. Соединения (IX а, б) являются бесцветными кристаллическими веществами, растворимыми в тех же органических растворителях и нерастворимыми в воде.

В ИК спектрах соединений (VIII - X) наблюдаются полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями кетонной карбонильной группы при 1595 - 1651 см-1, лактамной карбонильной группы при 1690 - 1705 см-1 и полоса поглощения вторичной аминогруппы 3160 - 3285 см-1.

В спектрах ЯМР 1Н соединений (VIII а-е), помимо основных сигналов, присутствует синглет трех протонов метильной группы пара-толильного остатка в области 2,07 - 2,09 м.д., а также синглет протона вторичной аминогруппы в области 8,63 - 8,87 м.д.

В спектрах ЯМР 1Н соединений (IX а, б), кроме основных сигналов, присутствует синглет протона вторичной аминогруппы при 8,77 - 8,97 м.д.

В спектрах ЯМР 1Н соединений (X а, б, в) наблюдается синглет двух протонов первичной аминогруппы при 7,65 - 7,67 м.д. и синглет протонов вторичной аминогруппы в области 8,95 - 8,98 м.д.

Соединения (VIII - X) не дают характерного вишневого окрашивания со спиртовым раствором хлорида железа (III), что, наряду со спектральными данными, подтверждает указанную структуру.

В масс-спектре соединения (IX а) присутствует пик молекулярного иона с m/z (%) 549 (2,48) [М]+, а также пики фрагментарных ионов с m/z (%) 413 (8,35) [M - CH3OC6H4C=O - H]+, 135 (100) [CH3OC6H4C=O]+, 120 (4,09) [C2H5OC6H4 - H]+, 77 (20,66) [Ph]+.

2.4 Взаимодействие 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с гидразингидратом

Установлено, что при кипячении 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с гидразингидратом в ледяной уксусной кислоте в течение 2 часов происходит образование соответствующих 3-арил(2-тиенил)-4-арил-5-(3-алкоксипропил)-4,6-дигидропирроло[3,4-с]пиразол-6-онов (XI а-з) (выход 47 - 78 %).



II в,м; IV а,г,д,з; VI а,ж XI а-з

R = C6H5 (XI в, ж), 3-CH3OC6H4 (XI а, з), 4-CH3OC6H4 (XI г, д), 4-C2H5OC6H4 (XI б),

2-тиенил (XI е); R1 = H (XI а, в, г, ж), 4-C2H5O (XI з), 4-HO (XI б), 4-Cl (XI д), 4-F (XI е); R2 = CH3 (XI а, б), C2H5 (XI в-е), (CH3)2CH (XI ж, з)

Продукты реакции (XI а-з) представляют собой бесцветные кристаллические вещества, растворимые в диметилформамиде, диметилсульфоксиде, этиловом спирте и нерастворимые в воде.

В ИК спектрах соединений (XI а-з) наблюдаются полосы поглощения, обусловленные колебаниями лактамной карбонильной группы при 1690 - 1700

см-1, вторичной аминогруппы при 3050 - 3150 см-1.

В спектрах ЯМР 1Н соединений (XI а-з) присутствует синглет протона вторичной аминогруппы в области 13,05 - 13,81 м.д.

В масс-спектре соединения (XI д) присутствует пик молекулярного иона с m/z (%) 425 (7,44) [М]+, а также пики фрагментарных ионов с m/z (%) 338 (73,31) [M - CH3CH2OCH2CH2CH2]+, 296 (13,33) [M - CH3CH2OCH2CH2CH2NC=O]+, 189 (100) [M - CH3CH2OCH2CH2CH2NC=O - CH3OC6H4]+, 77 (68,33) [Ph]+.

Масс-спектры соединений (XI г, ж) имеют аналогичный характер.

Кроме того, полученные соединения (XI а-з) не дают характерного вишневого окрашивания со спиртовым раствором хлорида железа (III), что, наряду со спектральными данными, подтверждает указанную структуру.

Глава 3. Экспериментальная часть

В третьей главе приведены методики синтеза полученных соединений, приборы, с помощью которых устанавливалась их структура, а также результаты спектральных методов анализа.

Глава 4. Биологическая часть

Глава включает результаты биологических исследований синтезированных соединений.

Представители большинства рядов синтезированных нами соединений были подвергнуты испытаниям на антимикробную, противогрибковую, протвовирусную, анальгетическую, жаропонижающую, гипогликемическую и антигипоксическую активности.

Испытания на антимикробную и противогрибковую активности осуществлялись на кафедре микробиологии ПГФА под руководством профессора, д.ф.н., Одеговой Т.Ф.

Противовирусную активность изучали на базе НИИ трансплантологии (г. Москва) под руководством профессора, д.б.н., Севастьянова В.И.

Изучение анальгетической и жаропонижающей активностей проводилось на кафедре физиологии ПГФА под руководством профессора, д.м.н., Сыропятова Б.Я.

Исследование гипогликемической и антигипоксической активностей, острой токсичности проведено на кафедре фармакологии ПГФА под руководством профессора, д.м.н., Котегова В.П.

Фармакологическому скринингу на наличие антимикробной активности подвергнуто 107 соединений, противогрибковой активности - 20, противовирусной активности - 6, анальгетической активности - 9, жаропонижающей активности - 12, гипогликемической активности - 5, антигипоксической активности - 5.

Противомикробную активность (ПМА) в отношении St. aureus и E. coli определяли методом двукратных серийных разведений в мясопептонном бульоне. Величина минимальной подавляющей концентрации испытанных соединений по отношению к данным тест-микробам составляет 250 - 1000 мкг/мл. Результаты проведенных испытаний показали, что синтезированные соединений подавляют рост золотистого стафилококка в большей степени, чем рост кишечной палочки. На величину антимикробной активности испытанных соединений влияет заместитель в арильном остатке в 5 положении гетероцикла. Так, относительно высокую активность показали вещества, содержащие в положении 5 гетероцикла 2-нитро-, 2-метокси-, 4-фтор-, 4-изопропилфенильный и 3-пиридильный заместители. По сравнению с исходными пирролинонами, их аминопроизводные проявили более высокую активность.

Противогрибковую активность в отношении C. albicans определяли методом двукратных серийных разведений в жидкой среде Сабуро. Величина минимальной подавляющей концентрации 20 испытанных соединений по отношению к данным тест-микробам составляет 1000 мкг/мл, что говорит о низкой противогрибковой активности данных соединений.

Противовирусную активность определяли по отношению к РНК-содержащим вирусам: вирусам гриппа типа А и типа В, вирусу клещевого энцефалита, вирусам гепатита А и гепатита В, а также по отношению к ДНК-содержащему вирусу простого герпеса I типа. Испытания противовирусного действия соединений проводили in vitro в культуре клеток куриного эмбриона (вирусы гриппа, герпеса, гепатита) и in vivo на мышах (вирус клещевого энцефалита). Соединения (VI а, б), содержащие в 1 положении гетероцикла 3-изопропоксипропильный фрагмент, проявили, соответственно, высокую и среднюю активности по отношению к вирусу простого герпеса I типа и сравнимы с действием ацикловира. Соединение (XI а), являющееся продуктом реакции 1-(3-метоксипропил)-4-(3-метоксибензоил)-5-фенил-3-гидрокси-3-пирролин-2-она и гидразингидрата, проявило слабую активность по отношению к вирусу гепатита В. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности поиска соединений с противогерпетической активностью среди 1-(3-изопропоксипропил)замещенных пирролинонов.

Анальгетическая активность синтезированных соединений изучалась в ряду 1-(3-этоксипропил)замещенных 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов методом «уксусных корчей». Испытаниям подвергалось 9 исходных соединений, 6 из которых проявили анальгетический эффект, причем 3 из них (IV е, с, ч) по своей активности сравнимы с эталоном сравнения - метамизолом натрия, поэтому дальнейший поиск веществ с анальгетической активностью в данном ряду является целесообразным.

Жаропонижающую активность полученных соединений изучали на модели лихорадки, вызываемой внутримышечным введением пирогенала. Исследования данного вида активности позволили установить, что из 12 испытанных соединений 3 соединения (II у, IV у, э) обладают умеренной жаропонижающей активностью, сравнимой с эталоном сравнения - ацетилсалициловой кислотой. А соединение (IV н) превышает уровень активности ацетилсалициловой кислоты. Ни одно из указанных соединений не проявило антипиретического действия в течение 3 часов наблюдения. У соединений (II у) и (IV э) максимальное снижение температуры приходилось на первые 0,5 ч после введения. Соединение (IV у) максимально понизило температуру тела только через 1 ч. А соединение (IV н) удерживало минимальную температуру тела на одном уровне в течение одного часа. Эти данные свидетельствуют о том, что дальнейший поиск веществ с жаропонижающей активностью среди 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, содержащих в положении 1 гетероцикла 3-метокси- и 3-этоксипропильный заместители, является перспективным.

Ввиду структурного сходства синтезированных пирролинонов с известным противодиабетическим препаратом глимепиридом, существовала вероятность проявления сахароснижающего действия и у данных соединений.

Уровень глюкозы в крови определяли глюкозидазным методом до, а также через 3 и 5 часов после внутрибрюшинного введения соединений в скрининговой дозе 25 мг/кг. Из пяти изученных веществ у четырех отмечен умеренный гипогликемический эффект, уступающий эталону сравнения гликлазиду. Причем соединение (III в), содержащее в 4 положении гетероцикла ацетильный остаток, обеспечивало его сохранение на протяжении всего пятичасового периода наблюдения. Таким образом, дальнейший поиск веществ с гипогликемической активностью среди 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, содержащих в положении 1 гетероцикла 3-этоксипропильный заместитель, является перспективным

Вследствие того, что синтезированные нами пирролин-2,3-дионы имеют структурные сходства с известным ноотропным препаратом - пирацетамом, обладающим выраженным антигипоксическим действием, изучение данного вида активности является актуальным. Исследования проводились на мышах с использованием двух моделей гипоксии разного генеза: нормобарической («баночной») гипоксии и гемической гипоксии. По методике «нормобарическая гипоксия» соединения (IV е, ж, щ) показали достаточно выраженную антигипоксическую активность и сравнимы по своему действию с пирацетамом. А по методике «гемическая гипоксия» соединения (IV е, щ) превосходят по уровню своей активности эталон сравнения. Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований в данной области.

Испытаниям на острую токсичность были подвергнуты соединения (III в, IV н, IV с, VI а, VI б). Исследования проводили по экспресс-методу Прозоровского В.Б. при пероральном введении испытуемых веществ. Проведенные исследования позволили установить, что LD50 испытуемых соединений составила 1250-1750 мг/кг, что говорит об их малой токсичности по классификации К.К. Сидорова.

Выводы

1. Разработана общая методика синтеза 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил(2-тиеноил)-5-арил(3-пиридил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов на основе трехкомпонентной реакции метиловых эфиров ацилпировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-алкоксипропиламина.

2. Установлено, что на ход протекания реакции исходных пирролинонов с уксуснокислым аммонием оказывает влияние заместитель в 4 положении гетероцикла. Так, при взаимодействии 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-(2,4-дихлорфенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-она с ацетатом аммония образуется 1-(3-этоксипропил)-4-(4-метоксибензоил)-5-(2,4-дихлорфенил)-3-амино-3-пирролин-2-он, а в случае использования 1-(3-этоксипропил)-4-ацетил-5-(4-гидроксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-она в реакции с ацетатом аммония в тех же условиях был выделен 1-(3-этоксипропил)-5-(4-гидроксифенил)-4-(1-аминоэтилиден)тетра-гидропиррол-2,3-дион.

3. При кипячении исходных 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с ароматическими аминами (п-толуидином, п-хлоранилином, сульфаниламидом) были выделены соответствующие аминопроизводные.

4. Реакция 1-(3-метоксипропил)-4-ацетил-5-(4-этоксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-она с сульфаниламидом приводит к образованию 1-(3-метоксипропил)-4-(1-(4-аминосульфонилфениламино)этилиден)-5-(4-этоксифенил)тетрагидропиррол-2,3-диона, а в случае использования 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов в тех же условиях образуются соответствующие 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил-5-арил-3-(4-аминсульфонилфениламино)-3-пирролин-2-оны.

5. Кипячением 1-(3-алкоксипропил)-4-ароил(2-тиеноил)-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с гидразингидратом в ледяной уксусной кислоте синтезированы 3-арил(2-тиенил)-4-арил-5-(3-алкоксипропил)-4,6-дигидропирроло[3,4-с]пиразол-6-оны.

6. Изучена биологическая активность 1-(3-алкоксипропил)замещенных пирролинонов и их аминопроизводных. 107 соединений исследовано на противомикробную активность, 20 соединений - на противогрибковую, 6 соединений - на противовирусную, 9 соединеий - на анальгетическую, 12 соединений - на жаропонижающую, 5 соединений - на гипогликемическую, 5 соединений - на антигипоксическую активности.

7. Выявлены соединения с высокими уровнями различных видов активнстей: 1-(3-этоксипропил)-4-(4-этоксибензоил)-5-(4-этоксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (IV с) проявил выраженную анальгетическую активность на уровне препарата сравнения - метамизола натрия, 1-(3-этоксипропил)-4-(3-метоксибензоил)-5-(4-гидроксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (IV н) проявил выраженный антипиретический эффект, превышающий эталон сравнения - ацетилсалициловую кислоту, 1-(3-этоксипропил)-4-ацетил-5-(4-этоксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (III в) показал умеренное сахароснижающее действие в течение всего пятичасового периода наблюдения, 1-(3-изопропоксипропил)-4-бензоил-5-фенил-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (VI а) и 1-(3-изопропоксипропил)-4-бензоил-5-(4-этоксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (VI б) проявили, соответственно, высокий и средний уровни противовирусной активности.

Рекомендации

1) 1-(3-Этоксипропил)-4-(3-метоксибензоил)-5-(4-гидроксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (IV н), проявивший выраженный антипиретический эффект, превышающий эталон сравнения - ацетилсалициловую кислоту, и обладающий при этом меньшей токсичностью, рекомендуется для дальнейшего углубленного изучения его жаропонижающей активности.

2) 1-(3-Изопропоксипропил)-4-бензоил-5-фенил-3-гидрокси-3-пирролин-2-он (VI а), обладающий высоким уровнем противогерпетической активности и малой токсичностью, рекомендуется для дальнейшего углубленного исследования в данном направлении.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Синтез 5-арил-4-ацил(гетероил)3-гидрокси-1-(3-этоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Гагарина [и др.] // Техническая химия. От теории к практике : материалы 2 Междунар. конф. - Пермь, 2010 г. - С. 123-124.

2. Синтез и анальгетическая активность 5-арил-4-ацил(гетероил)-3-гидрокси-1-(3-этоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Материалы 66-й Региональной конференции по фармации и фармакологии. - Пятигорск, 2011. - С. 497-498.

3. Синтез 5-арил-4-ацил(гетероил)-3-гидрокси-1-(3-изопропоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Материалы школы-конференции молодых ученых, посвященной 80-летию химического факультета Пермского государственного национального исследовательского университета : [тез. докл.]. - Пермь, 2011. - С. 12.

4. Синтез и противомикробная активность 5-арил-4-ацил(гетероил)-3-гидрокси-1-(3-этоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Хим.-фармац. журн. - 2012. - Т. 46, № 1. - С. 41-43.

5. Синтез и противомикробная активность 5-арил-4-ацил(гетероил)-3-гидрокси-1-(3-метоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Современная медицина и фармацевтика: анализ и перспективы развития : материалы 2 Междунар. науч.-практ. конф. : - М., 2012. - С. 104-106.

6. Синтез и противомикробная активность 5-арил-4-ацил(гетероил)-3-гидрокси-1-(3-изопропоксипропил)-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Материалы 67-й Региональной конференции по фармации и фармакологии. - Пятигорск, 2012. - С. 316-317.

7. Синтез и противомикробная активность 1-(3-метоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева [и др.] // Актуальные проблемы современной науки : материалы науч. тр. : VII Междунар. практ. конф. : [тез. докл.]. - Томск, 2012. - Т. 1, № 1. - С. 38 - 39. - (Альманах научных открытий).

8. Бобылева, А.А. Поиск соединений с антимикробной активностью среди 1-(3-этоксипропил)-5-арил-4-ацил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов и их производных / А.А. Бобылева, М.С. Степанова, С.А. Антонова // Вестн. Перм. гос. фармац. акад. - 2012. - № 9. - С. 76-78.

9. Взаимодействие 1-(3-этоксипропил)-5-арил-4-(4-метоксифенил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с п-хлоранилином / А.А. Бобылева [и др.] // Современные проблемы химической науки и образования : материалы Всерос. конф. с междунар. участием : [тез. докл.]. - Чебоксары, 2012. - Т. 1. - С. 35-36.

10. Бобылева, А.А. Антимикробная активность 1-(3-этоксипропил)-4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов / А.А. Бобылева, В.Л. Гейн, Т.Ф. Одегова // Молодежная наука и современность : материалы 77-й Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием : [тез. докл.]. - Курск, 2012. - Т. 1. - С. 57.

Благодарность

Автор выражает благодарность заведующему кафедрой физики и математики ПГФА, к.физ.-мат.н., доценту Вахрину М.И. за снятие спектров протонно-магнитного резонанса, заведующему кафедрой физиологии ПГФА, д.м.н., профессору Сыропятову Б.Я. за исследование анальгетической и жаропонижающей активностей, заведующему кафедрой фармакологии ПГФА, д.м.н., профессору Котегову В.П. за изучение гипогликемической и антигипоксической активностей, д.б.н., профессору Севастьянову В.И. за испытание синтезированных соединений на противовирусную активность (НИИ трансплантологии, г. Москва), лаборанту кафедры микробиологии Яковлевой О.С. за помощь в проведении исследований антимикробной активности.

Резюме

Трехкомпонентной реакцией метиловых эфиров ацилпировиноградной кислоты со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и 3-метокси-, 3-этокси-, 3-изопропоксипропиламина синтезированы 1-(3-алкоксипропил)-4-ацил-5-арил(3-пиридил)-3-пирролин-2-оны. Изучено их взаимодействие с ацетатом аммония, п-толуидином, п-хлоранилином, сульфаниламидом, гидразингидратом. У синтезированных соединении изучены антимикробная, противогрибковая, противовирусная, анальгетическая, жаропонижающая, гипогликемическая, антигипоксическая активности и острая токсичность.

Resume

The 1-(3-alkoxypropyl)-4-acyl-5-aryl(3-pyridyl)-3-hydroxy-3-pyrrolin-2-ones was synthesized by the three-compound reaction of methylic esters of acylpiruvic acid with mixture of aromatic or heterocyclic aldehydes and 3-metoxy-, 3-aethoxy-, 3-isopropoxypropylamine. The interaction of new compounds with ammonium acetate, p-toluidine, p-chloraniline, sulfanilamide, hydrazine hydrate was studied. Antifungal, antimicrobial, antiviral, analgesic, antipyretic, hypoglycemic, antihypoxic activities and toxicity of compounds was investigated.

Размещено на Allbest.ru

...