Поиск веществ с противомикробной активностью среди производных антраниловой кислоты, полиоксосоединений и гетероциклических азотсодержащих соединений
Анализ результатов скрининговых исследований производных антраниловой и ацилпировиноградных кислот, гетероциклических азотсодержащих соединений. Оценка противомикробного действия активных соединений по отношению к другим тест-штаммам микроорганизмов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.08.2018 |
| Размер файла | 169,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
На правах рукописи
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук
Поиск веществ с противомикробной активностью среди производных антраниловой кислоты, полиоксосоединений и гетероциклических азотсодержащих соединений
15.00.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия
Дубровина Светлана Сергеевна
Пермь-2009
Диссертационная работа выполнена в ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Научный руководитель: доктор фармацевтических наук, профессор Одегова Татьяна Федоровна
Научный консультант: доктор химических наук, профессор Шкляев Юрий Владимирович, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь
Официальные оппоненты:
доктор фармацевтических наук, профессор Куклин Владимир Николаевич, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
доктор химических наук, профессор Гейн Владимир Леонидович, ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Защита диссертационной работы состоится «22» декабря 2009 г. в 1300 час. на заседании диссертационного совета Д 208.068.01 при ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 614990, г. Пермь, ГСП-277, ул. Ленина, 48.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Пермская госу-дарственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохра-нению и социальному развитию» по адресу: 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 46.
Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте ПГФА http://www.pfa.ru « 20 » ноября 2009 г.
Автореферат разослан 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат фармацевтических наук И.А. Липатникова.
Общая характеристика работы
Актуальность темы
Важнейшей задачей фармацевтической науки является поиск, изучение и внедрение в клиническую практику относительно безвредных препаратов с высокой биологической активностью. Весьма актуален поиск новых противомикробных соединений, что связано с лидирующим положением инфекционных заболеваний среди причин нетрудоспособности, инвалидности и преждевременной смертности на Земле. Анализ литературы показывает, что применяемые в медицинской практике антибиотические, антисептические и дезинфицирующие средства со временем теряют свою терапевтическую ценность, что обусловлено формированием микроорганизмами резистентных форм. Открытие новых видов возбудителей с неустановленной устойчивостью к современным препаратам, а также прецеденты биотерроризма повышают потребности здравоохранения в эффективных, более совершенных, экологически безопасных и экономически выгодных биоцидных средствах.
Поиск новых соединений, обладающих антимикробным действием, ведется по нескольким направлениям, одним из которых является целенаправленный синтез химических веществ с заданными биологическими свойствами. Имеющиеся в научной литературе сведения позволяют сделать вывод, что поиск потенциальных противомикробных средств следует вести среди рядов антраниловой и ацилпировиноградных кислот, производных пиридина. Высокая реакционная способность и широкий круг химических превращений производных ацилпировиноградных кислот дают возможность использовать их для конструирования разно-образных нециклических и гетероциклических систем, которые обладают противомикробным, противоопухолевым, противовоспалительным и другими видами действия при низкой токсичности. Многообразие гетероциклических систем позволяет синтезировать соединения с широким спектром фармакологической актив-ности. В частности, производные пиридина обладают противотуберкулезным, ноотропным, гипотензивным, бактерицидным и другими действиями. Кватернизованные соли пиридина нашли практическое применение в качестве кожных антисептиков. Таким образом, производные данных классов химических веществ перспективны для поиска новых противомикробных средств, а оценка их биологической активности является актуальной.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы является поиск соединений с противомикробным действием среди производных антраниловой кислоты, полиоксосоединений: 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов и производных ацилпировиноградных кислот, гетероциклических азотсодержащих соединений и отбор активных веществ, перспективных для внедрения в медицинскую практику в качестве лекарственных средств.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Провести скрининговые исследования новых производных антраниловой и ацилпировиноградных кислот, гетероциклических азотсодержащих соединений по отношению к штаммам грамположительных кокков Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р и грамотрицательных палочек Escherichia coli АТСС 25922 на наличие среди них веществ, обладающих противомикробной активностью.
2. Выявить наиболее активные соединения для дальнейших исследований.
3. Определить спектр противомикробного действия активных соединений по отношению к другим тест-штаммам микроорганизмов, как к музейным (Staphylococcus epidermidis АТСС 14990, Bacillus subtilis АТСС 6633, Bacillus cereus АТСС 8035, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, Candida albicans АТСС 24433), так и к клиническим резистентным штаммам. Оценить острую токсичность актив-ных соединений.
4. Установить качественную зависимость противомикробной активности соединений от химической структуры, параметров квантово-химического расчета.
Научная новизна
Впервые изучено противомикробное действие 270 неописанных ранее в ли-тературе производных антраниловой и ацилпировиноградных кислот, гетеро-циклических азотсодержащих соединений по отношению к тест-штаммам - S. aureus АТСС 6538-Р, E. сoli АТСС 25922. Проведенный анализ результатов скрининга позволил выявить 32 соединения, обладающие умеренной и высокой противомикробной активностью по отношению к грамположительному микроорганизму, и 27 веществ - по отношению к грамотрицательному. Проведены углубленные исследования 9 активных соединений, не уступающих по силе действия известным препаратам, по отношению к грамположительным коагулазонегативным коккам, аэробным грамотрицательным неферментирующим палочкам, споро-образующим грамположительным палочкам рода Bacillus, грибам рода Candida. Показана перспективность поиска соединений с выраженным противомикробным действием среди рядов амидов ацилпировиноградной кислоты, монокватерни-зованных 1,2-ди-3(4)-пиридилэтиленов.
Установлена некоторая связь химической структуры изученных веществ с данным видом активности. Впервые проведен расчет величины дипольного момента молекул 40 соединений.
Практическая значимость
Обнаружено, что перспективными для дальнейшего изучения являются енаминопроизводные ацилпировиноградных кислот и их амиды и монокватернизованные 1,2-ди-3(4)-пиридилэтилены, обладающие противомикробной активностью. Они имеют потенциальную возможность использования в практической медицине. Среди производных данных рядов отобраны 9 соединений, которые по степени выраженности бактериостатического эффекта в отношении тест-штаммов S. aureus и E. сoli превосходят препараты сравнения. Установлен спектр противомикробного действия и класс опасности данных веществ. По результатам углубленных исследований два соединения: N-(2ґ,4ґ,6ґ-триметилфенил)амид 2-(в-Nґ,Nґ-диэтиламиноэтиламино)-4-оксо-4-(4ґ-хлорфенил)-2-бутеновой кислоты и хлорид 1-[N-цетил-4-пиридиний]-2-(4ґ-пиридил)этилена рекомендованы для проведения доклинических испытаний с целью внедрения в медицинскую практику в качестве лекарственных средств. Результаты научных исследований внедрены в научно-исследовательский процесс кафедр фармацевтической технологии, органической химии ГОУ ВПО «ПГФА Росздрава», кафедры общей и биоорганической химии ГОУ ВПО «ПГМА Росздрава».
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференциях и конгрессах различного уровня: межвузовской научно-практической конференции «Вузы и регион» (Пермь, 2003), Российской научно-практической конференции «Рациональное использование лекарств» (Пермь, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции», (Пятигорск, 2005), XIV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва,2007), международной научно-практической конференции «Здоровье и образование», (Палермо - Пермь, 2007), региональной конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии» (Екатеринбург-Пермь, 2007), российской научно-практической конференции, посвященной 70-летию ПГФА «Достижения и перспективы в области создания новых лекарственных средств» (Пермь, 2007), международной конференции «Техническая химия. От теории к практике» (Пермь, 2008), научно-практической конференции «Современное состояние и пути оптимизации лекарственного обеспечения населения» (Пермь, 2008).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 на-учных работ: 1 статья в издании, рекомендуемом ВАК, 6 статей и 5 тезисов докладов конференций различного уровня. Подана 1 заявка на выдачу патента РФ.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных ис-следований Пермской государственной фармацевтической академии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (номер государственной регистрации 01.9.10018875).
Объем и структура диссертации. Содержание работы изложено на 147 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, приложения. Содержит 35 таблиц и 5 рисунков. Библиография включает 155 источников отечественных и зарубежных авторов.
В первой главе (обзор литературы) освещена проблема резистентности микро-организмов к противомикробным средствам. Обобщены данные о поиске новых соединений, обладающих противомикробной и другими видами активности, среди производных антраниловой кислоты, полиоксосоединений и гетероциклических азотсодержащих соединений. Рассмотрены подходы изучения количественных соотношений «структура-активность» в данных рядах.
Во второй главе описываются объекты и методы, использованные в работе.
В третьей главе представлены результаты скрининговых исследований соединений указанных рядов, и рассмотрена связь «структура-противомикробная активность».
Глава 4 посвящена углубленному изучению широты спектра противомикробного действия активных соединений.
В приложение включены акты внедрения научных исследований.
На защиту выносятся
1. Результаты микробиологических испытаний производных антраниловой, ацилпировиноградных кислот, гетероциклических азотсодержащих соединений, которые выявили 9 соединений, обладающих выраженной противомикробной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов.
2. Закономерности качественной зависимости противомикробного действия исследованных соединений от их химической структуры.
3. Рекомендации для углубленных доклинических испытаний двух перспективных соединений: N-(2ґ,4ґ,6ґ-триметилфенил)амида 2-(в-Nґ,Nґ-диэтиламиноэтиламино)-4-оксо-4-(4ґ-хлорфенил)-2-бутеновой кислоты и хлорида 1-[N-цетил-4-пиридиний]-2-(4ґ-пиридил)этилена, не уступающих препаратам сравнения по степени выраженности антибактериальной и противогрибковой активности.
Основное содержание диссертации
Анализ противомикробной активности изученных соединений
Исследована противомикробная активность (ПМА) 270 соединений, синтезированных сотрудниками ПГФА на кафедрах органической химии, физической и коллоидной химии, фармацевтической химии очного факультета; в лаборатории медицинской химии Научно-образовательного центра ПГФА, в лаборатории «Окислительного катализа в расплавленных электролитах» Института технической химии УрО РАН, г. Пермь.
Изучение бактериостатического действия по отношению к тест-штаммам микроорганизмов проведено стандартным методом серийных разведений в жидкой питательной среде. Критерием отбора соединений для углублённого изучения являются значения минимальных подавляющих концентраций (МПК) ис-пользуемых в настоящее время и аналогичных по антимикробному эффекту препа-ратов. В качестве препаратов сравнения использованы диоксидин, хлоргексидин, флуконазол.
Изученные соединения по химическому строению распределены на 18 рядов и объединены по базовой структуре на 6 групп (таблица 1).
Таблица 1 Результаты скрининга противомикробной активности соединений
|
Объекты изучения |
Общая формула |
Кол-во изученных соединений |
Кол-во активных соединений |
|||
|
с низкой ПМА, (%) по отнош. к S. aureus и E. coli |
с умерен-ной ПМА, (%) по отнош. к S. aur. и E. coli |
с высокой ПМА, (%) по отнош. к S. aureus, E. coli |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1. Производные 5-галогенантраниловой кислоты |
26 |
13 (50,0)/ 10 (38,5) |
2 (7,7)/ 2 (7,7) |
0 |
||
|
2. 2-Ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионы |
7 |
6 (85,7)/ 6 (85,7) |
0 |
1 (14,3)/ 1 (14,3) |
||
|
3. Производные ацилпировиноградных кислот |
144 |
117 (81)/ 114 (79) |
13 (9,0)/ 14 (9,7) |
5 (3,4)/ 2 (1,4) |
||
|
3.1. 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноаты гетериламмония |
22 |
22 (100)/ 22 (100) |
0 |
0 |
||
|
3.2. Енамино- и енгидразинопроизвод-ные ацилпировино-градных кислот |
40 |
27 (67,5)/ 25 (62,5) |
7 (17,5)/ 6 (15,0) |
1 (2,5)/ 1 (2,5) |
||
|
3.3. Енамино-производные метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот |
33 |
32 (97,0)/ 32 (97,0) |
1 (3,0)/ 1 (3,0) |
0 |
||
|
3.4. Хелатные соли гетериламидов ацилпировиноградных кислот с ионами металлов |
5 |
2 (40,0)/ 2 (40,0) |
2 (40,0)/ 2 (40,0) |
0 |
||
|
3.5. Енаминоамиды ацилпировиноградных кислот |
40 |
31 (77,5)/ 31 (77,5) |
3 (7,5)/ 5 (12,5) |
4 (10,0)/ 1 (2,5) |
||
|
3.6. Енамино- и енгидразиногидразиды ацилпировиноградных кислот |
4 |
3 (75,0)/ 2 (50,0) |
0 |
0 |
||
|
4. Гетероциклы с одним атомом азота |
64 |
51 (79,7)/ 39 (59,3) |
3 (5,1)/ 2 (3,4) |
2 (3,4)/ 2 (3,4) |
||
|
4.1. 1-Арил-4-ацил-3,5-дигидрокси-5-метокси-карбонил-2,5-дигидро-пиррол-2-оны |
19 |
18 (94,7)/ 13 (68,4) |
0 |
0 |
||
|
4.2. 5-Арил-4-ацил-1-гетерилэтил-3-гидрок-си-3-пирролин-2-оны |
22 |
19 (86,4)/ 15 (68,2) |
0 |
0 |
||
|
4.3. Моно- и диква-тернизованные производные 1,2-ди-3(4)-пиридилэта-нов(этиленов) |
9 |
2 (22,2)/ 2 (22,2) |
2 (22,2)/ 2 (22,2) |
2 (22,2)/ 2 (22,2) |
||
|
4.4. Производные изоиндоло-2,3,4-три-гидрохинолина |
14 |
12 (85,7)/ 9 (64,3) |
1 (7,1)/ 0 |
0 |
||
|
5. Гетероциклы с двумя гетероатомами |
25 |
18 (72,0)/ 16 (64,0) |
4 (16,0)/ 2 (8,0) |
1 (4,0)/ 1 (4,0) |
||
|
5.1. Производные 6-нитробензимидазола |
10 |
8 (80,0)/ 6 (60,0) |
0/ 1 (10,0) |
0/ 1 (10,0) |
||
|
5.2. Производные 3-замещенных 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов и 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензотиазин-2-онов |
15 |
10 (66,6)/ 10 (66,6) |
4 (26,7)/ 1 (6,7) |
1 (6,7)/ 0 |
||
|
6. Гетероциклы с тремя атомами азота |
4 |
3 (75,0)/ 3 (75,0) |
1 (25,0)/ 1 (25,0) |
0 |
||
|
6.1. Производные 5-гетерилэтилпирро-ло[3,4-с]пиразола |
4 |
3 (75,0)/ 3 (75,0) |
1 (25,0)/ 1 (25,0) |
0 |
||
|
Всего: 6 групп, 18 рядов |
270 |
208 (77)/ 188 (69) |
23 (8,5)/ 21(7,7) |
9 (3,3)/ 6 (2,2) |
Результаты скрининговых исследований представлены в таблице 1, из которой видно, что из общего количества соединений 240 угнетают в той или иной степени рост S. аureus, что составляет 88,8 %. Не оказывают влияния на данный микроорганизм 30 (11,2 %) соединений. По отношению к E. сoli эти показатели составляют 215 (79,6 %) и 55 (20,4 %) веществ соответственно. Малоактивны (МПК находится в интервале 1000-125 мкг/мл) в отношении грамположительного микроорганизма 208 и в отношении грамотрицательного - 188 соединений, что составляет 77% и 69% соответственно. Умеренно активны (МПК находится в диапазоне 62,5-15,6 мкг/мл) по отношению к S. aureus 23 соединения (8,5%) и по отношению к E. сoli - 21 соединение (7,7%). Высокую ПМА (МПК составляет 7,8 мкг/мл и менее) в отношении S. aureus проявляют 9 соединений (3,3%) и в отношении E. coli - 6 соединений (2,2%).
Оценка полученных результатов показывает, что наибольшее количество активных веществ из всех групп содержат вторая и пятая, что составляет 14,3% и 4% соответственно. Несколько меньший процент активных соединений (3,4% веществ в группе) имеют третья и четвертая группы. Наибольший вклад в этот показатель вносят ряды 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов (соединение 2ё), енаминопроизводных ацилпировиноградных кислот (АПК) и их амидов (соединения 4ё, 8аг-8аё), монокватернизованных 1,2-ди-3(4)-пиридилэтиленов (соединения 13ж и 13д), 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов (соединение 16г). Таким образом, активные соединения из указанных рядов можно рассматривать в качестве потенциальных противомикробных средств, в связи с чем они исследованы более подробно.
Изучение зависимости противомикробного действия исследованных соединений от их структуры
Установление связи биологической активности веществ с их строением является актуальным как для теоретических основ органической химии, так и для конструирования лекарственных средств, обладающих высокой эффективностью и избирательностью действия. Известно, что на проявление химическим веществом биологического действия оказывают влияние фармакофорные группы в молекуле, стерические особенности структуры, электронные эффекты, влияющие на ионизацию и полярность молекулы. Основную роль при взаимодействии химического вещества с рецептором играют вандер-ваальсовы силы, а также электростатическое притяжение противоположно заряженных ионогенных групп, водородные связи и гидрофобные взаимодействия. Гидрофобность связана с полярностью молекулы и пространственным распределением заряда. Мерой распределения зарядов в молекуле является дипольный момент.
Для поиска зависимости «структура-активность» нами проведен квантово-химический расчет молекул. Методом АМ1 с полной оптимизацией геометрии мо-лекулы по программе HyperChem 7.0 исследованы сорок соединений, принадле-жащих к производным 5-галогенантраниловой кислоты, ацилпировиноградных кислот, гетероциклических соединений с двумя и тремя гетероатомами. Выбор соединений в каждом ряду определен наибольшими и наименьшими значениями МПК, найденными при скрининге по отношению к тест-штаммам S. aureus и E. сoli. В ходе изучения связи «структура-активность» нами установлено влияние дипольного момента молекул (µ) на проявление данными соединениями бактериостатического действия. Предположение о линейной связи между lg 1/МПК и дипольным моментом проверено расчетом коэффициента корреляции (r).
Исследование активности в рядах производных антраниловой кислоты, полиоксосоединений и гетероциклических азотсодержащих соединений позволило выявить некоторые закономерности связи их структуры с противомикробным действием.
В ряду амидов 5-галогенантраниловой кислоты обнаружено, что наличие га-логена (Br или J) в 5-м положении бензольного кольца не оказывает влияние на бактериостатическое действие. Как видно из таблицы 2, амиды 5-бромантрани-ловых кислот с незамещенной аминогруппой (1б, 1д, 1ж) в большей степени угнетают рост обоих тест-штаммов, чем амиды N-замещенных 5-галогенантраниловых кислот, исследованных и описанных в литературе ранее, и в случае соединений 1о, 1у. Наиболее активен изопропиламид 5-бромантраниловой кислоты (1д), что можно объяснить стерическим ограничением свободного вращения связи и, как следствие, более прочным взаимодействием функциональной группы с рецептором.
Таблица 2 Противомикробная активность и величина дипольного момента производных амидов 5-бром(йод)антраниловой кислоты
|
№ |
Шифр |
R1 |
R2 |
R3 |
Х |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
1б |
КЛГ-516 |
1000 |
н/а |
4,725 |
|||||
|
1д |
КЛГ-519 |
31 |
15,6 |
7,785 |
|||||
|
1ж |
КЛГ-523 |
62 |
62 |
5,331 |
|||||
|
1о |
КЛГ-511 |
н/а |
н/а |
-* |
|||||
|
1у |
КЛВ-624 |
н/а |
н/а |
2,495 |
|||||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
|||||||
|
r |
0,79 |
0,99 |
* - расчеты не проводили
Квантово-химический расчет молекул в данном ряду показывает, что ПМА проявляется только для соединений 1б, 1д, 1ж, углы отклонения плоскости моле-кулы которых мало отличаются от 180°. Приведенные в таблице 2 результаты расчета показывают, что с возрастанием дипольного момента с 4,725 Д до 7,785 Д противомикробное действие усиливается в 64 раза. антраниловый микроорганизм азотсодержащий
Среди 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов нами установлено, что существенное влияние на проявление ПМА оказывает сочетание п-толильных заместителей в 1-м и 4-м положениях молекулы с 2,4-дихлорфенильным радикалом во 2-м положении (соединение 2ё) (таблица 3).
Таблица 3 Противомикробная активность 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов
|
№ |
Шифр |
R1 |
R2 |
R3 |
МПК, мкг/мл |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
2г |
НОЦ-147 |
2-Br-3,4-(СН3)2С6Н2 |
250 |
250 |
|||
|
2д |
НОЦ-141 |
125 |
125 |
||||
|
2е |
НОЦ-110 |
4-СН3С6Н4 |
4-СН3С6Н4 |
1000 |
1000 |
||
|
2ё |
НОЦ-109 |
4-СН3С6Н4 |
2,4-Cl2С6Н3 |
4-СН3С6Н4 |
2,0 |
2,0 |
|
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
Среди производных ацилпировиноградных кислот наибольшее количество активных соединений выявлено в рядах енаминопроизводных АПК и их амидов (таблица 1).
Результаты проведенных нами исследований (таблица 4) показывают, что на проявление ПМА в ряду енаминопроизводных АПК влияет заместитель в енаминогруппе: наличие тимольного радикала приводит к увеличению активности по отношению к тест-штаммам от 32 до 128 раз (соединения 4ё-л). Среди енгидразинопроизводных арилпировиноградных кислот наиболее активны соеди-нения 5р и 5с, содержащие в енгидразинной группе о-гидроксифенилкарбонильный фрагмент.
Таблица 4 Противомикробная активность и величина дипольного момента енамино- и енгидразинопроизводных ацилпировиноградных кислот
|
№ |
Шифр |
R1 |
R2 |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
4в |
И-13 |
1000 |
1000 |
4,103 |
|||
|
4ё |
И-119 |
3,9 |
3,9 |
6,950 |
|||
|
4ж |
И-149 |
31 |
15,6 |
4,414 |
|||
|
4з |
И-121 |
4-СН3С6Н4 |
15,6 |
15,6 |
-* |
||
|
4и |
И-151 |
15,6 |
15,6 |
-* |
|||
|
4к |
И-150 |
31 |
31 |
-* |
|||
|
4л |
И-120 |
31 |
31 |
-* |
|||
|
5п |
И-92 |
250 |
250 |
-* |
|||
|
5р |
И-142 |
62 |
62 |
-* |
|||
|
5с |
И-112 |
15,6 |
125 |
6,176 |
|||
|
5ц |
И-15 |
1000 |
1000 |
3,350 |
|||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
|||||
|
r |
0,88 |
0,69 |
* - расчеты не проводили
Квантово-химический расчет соединений 4в, 4ё, 4ж, 5с, 5ц обнаружил неплоское строение молекул. Однако прослеживается аналогичная производным 5-галогенантраниловой кислоты зависимость активности от величины дипольного момента: наиболее активно соединение 4ё, для которого дипольный момент равен 6,950 Д (таблица 4).
Впервые проведенные исследования ПМА в ряду метиловых эфиров 4-арил-2-ариламино-4-оксо-2-бутеновых кислот (таблица 5) выявили одно соединение (6а), обладающее бактериостатическим действием по отношению к S. aureus, E. сoli на уровне диоксидина, что обусловлено сочетанием двух фенильных радикалов во 2-м и 4-м положениях молекулы. Наблюдается уменьшение активности в 2 раза соединений 6е, 6з, имеющих в енаминогруппе 4-хлор(фтор)фенильный радикал. Замена арильного заместителя R1 на гетерильный (6п, 6р) не влияет на проявление активности.
Таблица 5 Противомикробная активность и величина дипольного момента енаминопроизводных метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот
|
№ соед. |
Шифр |
R1 |
R2 |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
6а |
НОЦ-119 |
62 |
62 |
5,531 |
|||
|
6е |
НОЦ-132 |
125 |
125 |
3,700 |
|||
|
6з |
НОЦ-120 |
4-С2Н5ОС6Н4 |
4-BrС6Н4 |
125 |
125 |
-* |
|
|
6п |
НОЦ-104 |
б-фурил |
4-BrС6Н4 |
500 |
1000 |
-* |
|
|
6р |
НОЦ-117 |
б-тиенил |
1000 |
1000 |
3,730 |
||
|
6ш |
НОЦ-111 |
3-СF3С6Н4 |
1000 |
1000 |
2,599 |
||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
|||||
|
r |
0,80 |
0,80 |
* - расчеты не проводили
Данные квантово-химического расчета молекул в ряду метиловых эфиров 4-арил-2-ариламино-4-оксо-2-бутеновых кислот свидетельствуют, что соединения, имеющие плоское строение, малоактивны (6р, 6ш), а соединения, в которых плоскости ароматических колец расположены под некоторым углом (6а, 6е), проявляют более высокую ПМА. При этом с увеличением дипольного момента с 3,700 Д до 5,531 Д, соответственно, ПМА усиливается в 2 раза (таблица 5).
Среди комплексных солей гетериламидов АПК с ионами металлов установлено влияние на рост тест-штаммов S. аureus и E. сoli хелатов магния и марганца (II), которые обладают бактериостатическим действием на уровне диоксидина. Как следует из таблицы 6, проявлению ПМА способствует наличие тиазольного цикла в амидной группе молекул соединений 7а-7г. Полученные нами результаты согласуются с выявленной ранее и описанной в литературе связью ПМА металлохелатов гетериламидов АПК с характером гетероцикла.
Таблица 6 Противомикробная активность хелатных солей гетериламидов ацилпировиноградных кислот с ионами металлов
|
№ соед. |
Шифр |
R |
Ме |
R1 |
МПК, мкг/мл |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
7а |
ФС-11 |
Mg |
62 |
62 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
7б |
ФС-28 |
Mg |
250 |
500 |
|||
|
7в |
ФС-29 |
Mn |
62 |
62 |
|||
|
7г |
ФС-30 |
Co |
н/а |
н/а |
|||
|
7д |
ФС-181 |
Cd |
1000 |
1000 |
|||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
Представленные в таблице 7 данные по скринингу производных енамино-амидов 4-арил-2-енамино-4-оксо-2-бутеновых кислот (соединения 8аб-8аё) пока-зывают, что исследованные вещества превосходят по активности препарат сравнения. Установлено, что бактериостатическое действие указанных соединений обусловлено наличием N,N-диэтиламиноэтильного заместителя в енаминогруппе и фрагментов тимола, 2,6-ксилидина, мезитилена в амидном звене молекулы АПК (соединения 8аг-8аё), что, в свою очередь, делает их более активными, чем опи-санные ранее ариламиды бензоилпировиноградной кислоты. Нами впервые изучена противомикробная активность замещенных амидов 2-(2ґ(4)-бром(хлор)фенилами-но)-5,5-диметил-4-оксо-2-гексеновых кислот. Обнаружено, что бактериостатиче-ское действие зависит от природы галогена в фениламиногруппе во 2-м положении углеродной цепи: более выраженную ПМА имеют соединения 8ы, 8ю с 2,4-ди-хлорфенильным радикалом в отличие от 2- и 4(2,4)-бром(дибром)фениламино-производных (8б, 8л, 8н, 8т, 8у).
Таблица 7 Противомикробная активность и величина дипольного момента енаминопроизводных амидов ацилпировиноградных кислот
|
№ |
Шифр |
R1 |
R2 |
R3 |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aur. |
E. coli |
|||||||
|
8б |
И-243 |
2-BrС6Н4 |
2-JС6Н4 |
1000 |
1000 |
7,238 |
||
|
8л |
И-175 |
4-BrС6Н4 |
4-О2NС6Н4 |
1000 |
1000 |
-* |
||
|
8н |
И-174 |
4-BrС6Н4 |
500 |
500 |
-* |
|||
|
8т |
И-220 |
4-BrС6Н4 |
1000 |
1000 |
7,419 |
|||
|
8у |
И-222 |
4-С2Н5ОСОС6Н4 |
1000 |
1000 |
-* |
|||
|
8ы |
И-241 |
2-СН3-5-О2NС6Н3 |
15,6 |
15,6 |
5,717 |
|||
|
8ю |
И-240 |
125 |
250 |
-* |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
8я |
И-223 |
500 |
500 |
5,726 |
||||
|
8аб |
И-211 |
4-СН3С6Н4 |
2,6-(CH3)2C6H3 |
15,6 |
31 |
11,500 |
||
|
8ав |
И-212 |
2,6-(CH3)2C6H3 |
31 |
62 |
13,320 |
|||
|
8аг |
И-213 |
2,6-(CH3)2C6H3 |
7,8 |
15,6 |
13,910 |
|||
|
8ад |
И-214 |
2,4,6-(CH3)3C6H2 |
3,9-7,8 |
3,9-1000 |
14,120 |
|||
|
8ае |
И-251 |
4-СН3С6Н4 |
7,8 |
15,6 |
-* |
|||
|
8аё |
И-249 |
3,9 |
7,8 |
-* |
||||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
||||||
|
r |
0,71 |
0,59 |
* - расчеты не проводили
Квантово-химический расчет молекул в ряду енаминопроизводных амидов АПК показывает неплоское строение молекул соединений 8б-8ад. Наиболее активно вещество 8ад, имеющее дипольный момент 14,120 Д и в пространственном строении угол между кольцами заместителей R1 и R2 в пределах 120° (таблица 7). В случае енаминопроизводных амидов АПК, имеющих третичный бутильный ради-кал в 4-м положении молекулы (8б, 8т, 8ы, 8я), картина меняется на противоположную: противомикробная активность усиливается при уменьшении величины дипольного момента молекул соответственно от 7,419 Д до 5,717 Д. Вероятно, такая зависимость обусловлена разными механизмами бактериостатического действия на стенку микробной клетки ароматических и трет-бутильных енамино-производных амидов АПК.
Таким образом, результаты скрининговых исследований среди производных ацилпировиноградных кислот показывают, что наиболее активными по отношению к тест-штаммам S. aureus, E. сoli являются амиды 4-арил-2-енамино-4-оксо-2-бутеновых кислот, не уступающие активности препарата сравнения - диоксидина. Противомикробное действие исследовавнных соединений обусловлено наличием N,N-диэтиламиноэтильного заместителя в енаминогруппе и фрагментов тимола, 2,6-ксилидина, мезитилена в амидном звене молекулы. Превосходит действие диоксидина в отношении обоих тест-штаммов и 5,5-диметил-2-[N-(4'-гидрокси-2'-изопропил-5'-метилфенил)амино]-4-оксо-2-гексеновая кислота. По-видимому, ме-тильные группы, расположенные в заместителях при С2 и С4 атомах молекулы и в амидном звене 4-арил-2-енамино-4-оксо-2-бутеновых кислот, и образование внут-римолекулярной водородной связи между атомом водорода аминогруппы и атомом кислорода оксогруппы в 4-м положении молекулы способствуют более прочному взаимодействию функциональных групп данных соединений со стенкой микроб-ной клетки. Полученные нами результаты в целом согласуются с проведенными ранее исследованиями и свидетельствуют о перспективности поиска противомикробных соединений среди производных ацилпировиноградных кислот.
В группе гетероциклических соединений с одним атомом азота производные 1-, 4-, 5-замещенных 3-гидрокси-3-пиррол-2-онов обладают слабым бактериостатическим действием. Соединения, проявляющие выраженную ПМА, содержат ряды моно- и дикватернизованных производных 1,2-ди-3(4)-пиридилэтанов и 1,2-ди-3(4)-пиридилэтиленов (таблица 1). Результаты скрининговых исследований в дан-ных рядах представлены в таблице 8.
цис-форма
Таблица 8 Противомикробная активность кватернизованных производных 1,2-ди-3(4)-пиридилэтанов и 1,2-ди-3(4)-пиридилэтиленов
|
№ соед |
Шифр |
R1 |
R2 |
А |
Положение кольца |
Х |
МПК, мкг/мл |
||
|
S. aureus |
E. coli |
||||||||
|
13а |
Ч-124 |
С12Н25 |
- |
СН2СН2 |
3 |
Br |
15,6 |
15,6 |
|
|
13в |
Н-15 |
С16Н33 |
С16Н33 |
СН2СН2 |
3 |
Cl |
н/а |
н/а |
|
|
13г |
Н-8 |
С12Н25 |
- |
СН=СН |
3 |
Br |
н/а |
1000 |
|
|
13д |
Н-11 |
С16Н33 |
- |
СН=СН |
3 |
Cl |
3,9 |
7,8 |
|
|
13ё |
Ч-121 |
С12Н25 |
- |
СН=СН |
4 |
Br |
15,6 |
15,6 |
|
|
13ж |
Ч-34 |
С16Н33 |
- |
СН=СН |
4 |
Cl |
0,5 |
0,5 |
|
|
13з |
Ч-54 |
СН2=СНСН2 |
СН2=СНСН2 |
СН=СН |
4 |
Br |
500 |
500 |
|
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
Обнаружено, что природа аниона солей не влияет на проявление ПМА. Монокватернизованные производные 1,2-ди-3(4)-пиридилэтанов(этиленов) в боль-шей степени угнетают рост тест-штаммов, чем дикватернизованные. Повышает активность наличие двойной связи в мостике, соединяющем пиридиновые циклы: наиболее активны 1,2-ди-3(4)-пиридилэтилены (13д-13ж). Кроме того, бактерио-статическое действие зависит от длины углеродной цепи алкильного радикала у атома азота: максимальную активность проявляют соединения, содержащие 12-16 атомов углерода в радикале (13а, 13д, 13ё, 13ж), что согласуется с результатами проведенных ранее исследований в рядах моно- и бисчетвертичных аммониевых солей. Таким образом, кватернизация одного пиридинового цикла алкильным заместителем, повышающим липофильность молекулы, способствует усилению противомикробного действия в отличие от описанных 2,4,6-замещенных фениль-ным радикалом солей N-Nґ-алкиленбиспиридиния.
Среди гетероциклических соединений с двумя гетероатомами ряды произ-водных 3-замещенных 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов и 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензотиазин-2-онов содержат соединения, обладающие выраженным бакте-риостатическим действием (таблица 1). Как показывают приведенные в таблице 9 данные наших исследований, в ряду 3-замещенных 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензок-сазин-2-онов проявлению ПМА способствует наличие объемного б-нафтильного фрагмента в 3-ем положении бензоксазинового цикла в отличие от менее активных 6-этилсульфонил-3-ацилметилен- и 3-ароилметилен-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензокса-зин-2-онов, изученных и описанных ранее. Присутствие электроноакцепторной нитрогруппы в положениях 5 или 6 бензоксазина (соединения 16д-е) приводит к снижению бактериостатического действия. Уменьшение активности происходит при наличии в ацильном фрагменте бензоксазина арильного радикала (16б, 16в) или тиенильного и фурильного циклов (16ё, ж).
Представленные в таблице 9 результаты скрининга среди 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензотиазин-2-онов выявили соединения 17а-б, 17д, угнетающие рост S. аureus на уровне диоксидина. Установлено, что наиболее активны соединения, имеющие фурильный (17д) и м-замещенный фенильный радикалы в положении 3 цикла бензотиазина (17а-б).
По результатам квантово-химического расчета молекул для 3-замещен-ных 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов сохраняется выявленная в других ря-дах соединений закономерность. Как видно из таблицы 9, для сравнимых по строению соединений 16б и 16в, 16д и 16е возрастание дипольного момента от 6,666 Д до 8,296 Д и от 3,732 Д до 6,710 Д соответственно приводит к усилению активности. Некоторое отличие соединения 16г объясняется отсутствием нитро-группы, положение которой существенно влияет на проявление действия. Однако, если сравнивать 16г и 16е, то связь ПМА с дипольным моментом молекул аналогична.
16б-ж 17а-д
Таблица 9 Противомикробная активность и величина дипольного момента производных 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов и 3,4-дигидро-2Н-1,4-бензотиазин-2-онов
|
№ соед |
Шифр |
R1 |
R2 |
R3 |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aureus |
E. coli |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
16б |
СТД-4 |
3,4-(СН3О)2С6Н3 |
125 |
125 |
8,296 |
|||
|
16в |
СТД-2 |
3,4-(СН3О)2С6Н3 |
1000 |
1000 |
6,666 |
|||
|
16г |
И-100 |
7,8 |
31 |
5,760 |
||||
|
16д |
И-99 |
31 |
125 |
6,710 |
||||
|
16е |
И-98 |
250 |
250 |
3,732 |
||||
|
16ё |
СТД-6 |
125 |
1000 |
-* |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
16ж |
СТД-3 |
250 |
250 |
-* |
||||
|
17а |
И-280 |
3-СН3ОС6Н4 |
62 |
н/а |
-* |
|||
|
17б |
И-281 |
3-BrС6Н4 |
62 |
1000 |
-* |
|||
|
17д |
И-282 |
62 |
1000 |
-* |
||||
|
Диоксидин |
62-1000 |
3,9-62 |
||||||
|
r |
0,22 |
0,21 |
* - расчеты не проводили
В ряду производных 5-гетерилэтилпирроло[3,4-с]пиразола нами выявлено, что бактериостатическое действие указанных производных зависит от характера гетероцикла при атоме азота пиррольного кольца (таблица 10). Соединения 18а, 18в, содержащие 2-морфолилэтильный фрагмент, задерживают рост обоих тест-штаммов в концентрации 1000-125 мкг/мл. Замена морфолинового цикла на индольный, реализованная в структуре 18г, приводит к усилению ПМА по отношению к S. aureus и E. coli в 16 раз.
Таблица 10 Противомикробная активность и величина дипольного момента производных 5-гетерилэтилпирроло[3,4-с]пиразола
|
№ соед |
Шифр |
R1 |
R2 |
Het |
МПК, мкг/мл |
µ, Д |
||
|
S. aureus |
E. coli |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
18а |
МС-44 |
1000 |
500 |
6,180 |
||||
|
18в |
МС-49 |
4-ClС6Н4 |
125 |
125 |
6,805 |
|||
|
18г |
МС-78 |
3-НОС6Н4 |
62 |
62 |
15,080 |
Подобные документы
Хиназолины и основные методы их синтеза. Химические свойства хиназолинов и их производных. Общие синтетические подходы для получения 4-оксохиназолинов. Взаимодействие антраниловой кислоты с изоцианатами. Процесс получения новых производных хиназолина.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 23.07.2015Понятие гетероциклических соединений, их сущность и особенности, основные химические свойства и общая формула. Классификация гетероциклических соединений, разновидности, отличительные черты и способы получения. Реакции электрофильного замещения.
реферат [250,5 K], добавлен 21.02.2009Понятие гетероциклических соединений, их сущность и особенности, основные химические свойства и общая формула. Классификация гетероциклических соединений, разновидности, отличительные черты и способы получения. Реакции электрофильного замещения.
реферат [248,9 K], добавлен 21.02.2009Осуществление синтеза в условиях межфазного катализа глюкозаминидов пиразолоизохинолинов. Гликозилирование ароматических соединений. Изучение гипотензивной активности производных изохинолина. Исследование оптической изомерии гетероциклических соединений.
дипломная работа [756,2 K], добавлен 09.06.2014Получение и особенности применения полистиролов в хроматографии и в качестве адсорбентов. Механизмы удерживания в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии. Структурные особенности кислородо- и азотосодержащих гетероциклических соединений.
дипломная работа [871,4 K], добавлен 10.03.2013Понятие и сущность соединений. Описание и характеристика ароматических гетероциклических соединений. Получение и образование соединений. Реакции по атомному азоту, электрофильного замечания и нуклеинового замещения. Окисление и восстановление. Хинолин.
лекция [289,7 K], добавлен 03.02.2009Синтез и свойства N,S,О-содержащих макрогетероциклов на основе первичных и ароматических аминов с участием Sm-содержащих катализаторов. Гетероциклические соединения, их применение. Методы идентификации органических соединений ЯМР- и масс-спектроскопией.
дипломная работа [767,1 K], добавлен 22.12.2014Понятие, критерии и способы определения токсичности. Химическое строение и действие токсических веществ. Методика проведения селективного восстановления динитроароматических соединений металлами переменной степени окисления под действием ультразвука.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 29.05.2013Методы синтеза ароматических соединений и поиск новых, ранее неизвестных соединений пиразольного ряда. Характеристика опасных и вредных факторов при проведении работы и методы защиты. Организация исследований и рабочего места в химической лаборатории.
дипломная работа [170,8 K], добавлен 20.05.2011Классификация гетероциклических соединений с пятичленными циклами; их существование в природе. Изучение методов синтеза моноядерных насыщенных и конденсированных пятичленных гетероциклов с одним и с двумя гетероатомами. Описание получения индазола.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.02.2015Разработка условий хроматографического разделения ядов для выделения активных соединений и осуществления скрининга фракций для обнаружения активных соединений. Выделение из ядов активных соединений белковой и пептидной природы, анализ их активности.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 23.01.2018Общая характеристика кумаринов - природных кислородсодержащих гетероциклических соединений. Классификация и фармакологические свойства производных кумарина. Способы выделения и синтеза кумаринов из растений в лекарственное сырье, методы их анализа.
курсовая работа [519,5 K], добавлен 21.11.2010Синтез малеимидов циклизацией малеамовых кислот и других линейных производных малеиновой кислоты. Применение металлсодержащих полимеров. Определение констант устойчивости и термодинамических параметров образования соединений меди, кобальта, никеля, хрома.
диссертация [2,3 M], добавлен 15.10.2011Реакция получения анилина из нитробензола. Производство салициловой кислоты. Схема азосочетания диазотированной сульфаниловой кислоты с N,N-диметиланилином. Структурные формулы фурана и пиримидина. Таутомерные превращения барбитала; строение папаверина.
контрольная работа [451,5 K], добавлен 24.04.2013Каталитическое ацилирование алкинов в присутствии соединений меди. Основные методы анализа и идентификации синтезированных соединений. Очистка исходных веществ и растворителей. Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот.
дипломная работа [474,8 K], добавлен 09.10.2013Общая характеристика лекарственных средств, производных барбитуровой кислоты. Химическое строение таблеток бензонала и порошка тиопентала натрия. Хроматографический анализ производных барбитуровой кислоты. Реакции идентификации лекарственных средств.
курсовая работа [830,6 K], добавлен 13.10.2017Использование магнийорганических соединений и химия элементоорганических соединений. Получение соединений различных классов: спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров. История открытия, строение, получение, реакции и применение магнийорганических соединений.
курсовая работа [34,4 K], добавлен 12.12.2009Характеристика понятия и физических свойств алкалоидов; их классификация по ботаническому, фармакологическому, биогенетическому и химическому принципам. Распространение алкалоидов в растительном мире. Методы извлечения азотсодержащих соединений из сырья.
реферат [67,2 K], добавлен 23.08.2013Производные пантоевой кислоты. Соли 4 (5Н) – оксазолония, их синтез и свойства. Методы синтеза и очистки исходных соединений, анализа и идентификации синтезированных соединений. Порядок проведения экспериментов и исследование полученных результатов.
дипломная работа [237,2 K], добавлен 28.01.2014Понятие фенолов, их сущность и особенности, общая формула, характеристика и химические свойства. Распространенность в природе производных фенолов и их использование в медицине и парфюмерии. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений.
реферат [114,0 K], добавлен 04.02.2009
