Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Синтез биологически активных соединений на основе реакции оксалильных производных метилкетонов со смесью ароматического альдегида и аминосодержащего NH гетероцикла

Цыплякова Елена Павловна

СИНТЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ ОКСАЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТИЛКЕТОНОВ СО СМЕСЬЮ АРОМАТИЧЕСКОГО АЛЬДЕГИДА И АМИНОСОДЕРЖАЩЕГО NH ГЕТЕРОЦИКЛА

15.00.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Пермь - 2004

Цыплякова Елена Павловна

СИНТЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ ОКСАЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТИЛКЕТОНОВ СО СМЕСЬЮ АРОМАТИЧЕСКОГО АЛЬДЕГИДА И АМИНОСОДЕРЖАЩЕГО NH ГЕТЕРОПИКЛА

15.00.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

, » 1.4 »

Пермь -12004 *•

. г I

Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии Пермской государственной фармацевтической академии

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Гейн В_Л

Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук,

профессор Коркодинова Л.М.

доктор химический наук, профессор Масливец А.Н.

Ведущая организация: Башкирский государственный медицинский университет

Защитадиссертационной работы состоится 2.5 мая 2004 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.068.01 при Пермской государственной фармацевтической академии по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Ленина, 48.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермской государственной фармацевтической академии.

Автореферат разослан ¿2 апреля 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат фармацевтических наук, г

доцент | нк1 мацшжальмаФ

КНММЛКА

С

1 о»

МетелеваЕ.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из проблем фармацевтической химии

является поиск новых высокоэффективных и безопасных лекарств. В плане дальнейшего развития работ по поиску биологически активных соединений представляют интерес конденсированные гетероциклические системы производные тетразола, триазола, бензимидазола, аминоурацила и п-амино-бензолсульфогуанидина. К настоящему времени среди данных производных обнаружены вещества, проявляющие антимикробную, противовирусную, противотуберкулезную, противогрибковую, аналептическую, анаболическую и антикатаболическую активности. Принимая во внимание значительный практический интерес к указанным гетероциклическим соединениям, следует отметить, что их химические свойства, в особенности способность к формированию конденсированных гетероциклических систем, изучены недостаточно. Имеющиеся в литературе данные касаются реакций аминотетразолов, аминотриазолов и аминоурацилов с рядом монокарбонильных соединений, а также с ацетилацетоном и этилацетоацетатом. В тоже время, взаимодействие их с трикарбонильными соединениями, и в особенности трехкомпонентные реакции с участием последних, практически не рассматривались в литературе. Поэтому, представляло интерес изучить взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащих КИ гетероциклических систем и альдегидов и исследовать полученные соединения на наличие различных видов биологической активности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ проекты № 02-03-96415,04-03-96042.

Цель работы. Основной целью данного исследования является синтез биологически активных веществ на основе реакции метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащей КИ гетероциклической системы и ароматического альдегида и выявление зависимости между биологической активностью синтезированных соединений и их химическим строением.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Осуществить синтез новых конденсированных гетероциклических систем реакцией метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащего NH гетероцикла и ароматического альдегида.

2. Изучить физико-химические свойства полученных соединений, их спектральные характеристики.

3. Провести анализ данных по биологической активности синтезированных соединений в сравнении с препаратами эталонами с целью выявления взаимосвязи «структура-биологическое действие» и отобрать наиболее эффективные вещества для дальнейшего углубленного изучения.

Научная новизна. Изучено взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащей NH гетероциклической системы и ароматического или гетерильного альдегида. Осуществлен синтез ранее неизвестных конденсированных систем производных пиримидино[1,2-(1]тетразолов, пиримидино[1,2^]триазолов, пиридино[2,3^]пиримидинов, пи-римидино[1,2-а]бензимидазолов, производных имидазола, 3-пирролин-2-онов, содержащих в 1-ом положении фрагмент гетероцикла.

Показано, что взаимодействие пиримидино[1,2ч!]тетразолов, пирими-дино[1,2^]триазолов с гидразингидратом приводит к образованию конденсированных систем пиридазино[4,5^]пиримидино[1,2^] тетразолов и пиридазино [4,5^]пиримцдино[1,2^]триазолов.

Проведен анализ данных по биологической активности вновь синтезированных соединений в сравнении с препаратами эталонами и установлены некоторые закономерности взаимосвязи «структура-биологическое действие».

Практическая значимость. Разработанны методы синтеза конденсированных систем производных пиримидино[1,2^]тетразолов, пири-мидино[1,2-d]триазолов, пиридано[2,3-d]пиримидинов, пиримидино[1,2-а]бенз-имидазолов, пиридазино[4,5-d]пиримидино[1,2-d]триазолов, пиридазино[4,5-d]-

пиримидино[1,2^]тетразолов, производных имидазола, З-пирролин-2-онов, содержащих в 1-ом положении фрагмент гетероцикла, которые могут быть использованы как препаративные в работе кафедры физической и коллоидной, органической и фармацевтической химии при синтезе новых биологически активных соединений.

В процессе работы синтезировано 112 неописанных в литературе соединений, 38 из них было изучено на наличие противомикробной, 21 - противовоспалительной, 14 - анальгетической, 8 - противосудорожной, 4 - мочегонной активности, 12 - влияние веществ на двигательную активность и ориентировочный рефлекс, 10 - координацию движений. По результатам биологических испытаний были выявлены 1,3-диметил-7-метоксикарбонил-5-фенилпиридино[2,3^]пиримидин-2,4-дион, 1,4-дифенил-5-имино-3-(4-хлорфе-нил)метилентетрагидроимидазол-2-он, обладающие выраженной противовоспалительной активностью, и 1,3-диметил-7-метоксикарбонил-5-(2-тиенил)-пиридино[2,З^]пиримидин-2,4-дион, обладающий противосудорожной активностью, представляющие интерес для дальнейшего их изучения.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на межвузовской научно-практической конференции, посвященной 85-летию высшего образования на Урале (Пермь, 2001); на межвузовской научно-практической конференции «Вузы и регион» (Пермь, 2002); III молодежной школы конференции по органическому синтезу «Органический синтез в новом столетии» (СПб., 2002); на 67 межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых (Курск, 2002); Российской научно-практической конференции «Рациональное использование лекарств» (Пермь, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи в центральной печати и 5 тезисов-докладов на конференциях различного уровня.

Структура и объем диссертации.

Содержание работы изложено страницах машинописного текста и

состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 124 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 32 таблицы и I?* рисунков. Глава первая посвящена обзору литературы по синтезу

производных пиримидинотетразолов, пиримидинотриазолов, пиридинопири-мидинов, пиримидинобензимидазолов, химическим свойствам и биологической активности 5-аминотетразола, 3-амино-1,2,4-триазола, 2-аминобензимидазола, п-аминобензолсульфогуанидина. Во второй и третьей главах обсуждаются результаты экспериментальных данных. Четвертая глава содержит результаты биологических испытаний полученных соединений.

На защиту выносятся:

1. Синтез биологически активных соединений на основе реакции оксалильных производных метилкетонов со смесью ароматического альдегида и аминосодержащего КИ гетероцикла.

2. Установление структуры полученных соединений на основании данных ИК, ЯМР1 Н спектроскопии и масс-спектрометрии.

3. Результаты биологических испытаний новых соединений, найденные при этом закономерности зависимости фармакологического действия от структуры, а также рекомендации по дальнейшему поиску новых биологически активных веществ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Нами было обнаружено, что сплавление при 110-150°С метиловых эфиров ароилпировиноградных кислот со смесью 5-аминотетразола (5-АТ) и ароматического альдегида приводит к 4-арил-3-ацил-2-метоксикарбо1ШЛ-1,4-дигидропиримидино[1,2-ё]тетразолам (1а-ц). Схема 1.

Полученные соединения (1а-ц) представляют собой бесцветные или слабоокрашенные кристаллические вещества, легкорастворимые в ДМСО, ДМФА, при нагревании растворимые в этаноле, диоксане, уксусной кислоте, нерастворимые в воде.

По-видимому, на первой стадии реакции образуется непредельное соединение А, с которым взаимодействует 5-АТ с образованием соединений (1а-ц). Изомерная структура В не образуется вследствие меньшей термодинамической устойчивости 1,2-дигидропроизводных по сравнению с 1,4- дигид-ропроизводными (1а-ц). Это подтверждает и тот факт, что в спектрах ЯМР 1Н

полученных веществ отсутствует расщепление сигналов протонов в положениях 1,2, характерное для АВ системы в структуре В.

СХЕМА 1

Па-к Пл,м

1а-ц,. Н,= СН3. К2= Н (а,о,т); 4-Вг (б); 4-С1 (в, п, с, ц); 2-С1 (г); З-Р Сд);

4-Р (е, ф); 4-Ш2(ж); 2-Ш2(з); 4-Ы(СН3)2(и); 4-ОСН3(к, х); 3-ОСН3(м); 3,4ЧОСН3)2 (л); 4-ОН (н); 4-/-Рг (у). Аг= СбН5 (а-н); С«Н5СН=СН (о); 4-ОСН3СбН*(г); 4-С1СбН((р-т); 4-ВгСбН4(у-х); 4-СН3СвН4(ц). Па-к, СН3. К2= Н (а); 4-С1 (б); 4-Вг (в); 4-ОСН3 (г); 4-г-Ви (д); 4-СН3 (е);

2-Р (ж); (з); 3- Ы02(и); 4-Ш2(к). 11л,м, И,= СН3.К1=4-Р(л);4-/-Ви(м).

ШаД К,= Н. Аг= СбН$ (а); 4-СНзОЛч (б). 1*2СДГЧ= 3-пиридил. ГУа-д, Н. Аг= СбН3 (а-г); 4-С1СбН4 (д). Н2= Н (а, д); 4-С1 (б); 4-Ы02 (в);

3-Ы02 (г).

С целью оценки влияния замены арильного заместителя в эфирах ароилпировиноградных кислот алкилыюй группой на протекание реакции, нами было изучено взаимодействие метилового эфира ацетилпировиноградной кислоты с ароматическим альдегидом и 5-АТ.

Было установлено, что сплавление реагентов при 110-125°С приводит к образованию конденсированной системы 4-арил-3-ацетил-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримцдино[1,2-ё]тетразолов (Па-к). Кипячение в уксусной кислоте в течение 30 минут приводит к образованию их гидратной формы (11л,м). При более длительном кипячении соединений (11л,м) в уксусной кислоте в течение 2 часов происходит их дегидратация и образуются 4-арил-3-ацетил-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино[1,2-ё]тетразолы. Схема 1. Дегидратированные продукты были идентифицированы по пробе смешанного плавления с заведомо известным образцом. Образование гидратированных соединений (Пл,м) подтверждает схему образования ранее рассмотренных пиримидино [1,2-ё]тетразолов.

Таким образом, замена арильного заместителя на метильную группу не оказывает существенного влияния на направление протекания реакции. Некоторое понижение выходов образующихся производных 3-ацетил-пиримидино[1,2-ё]тетразолов объясняется, по-видимому, меньшей устойчивостью метилового эфира ацетилпировиноградной кислоты по сравнению с эфирами ароилпировиноградных кислот.

Сплавление при 110-130°С метиловых эфиров ароилпировиноградных кислот с 5-АТ и пиридин-3-карбоксальдегидом приводит к образованию 3-аро-ил-2-карбокси-4-(3-пиридил)-1,4-дигидропиримидино[1,2-ё]тетразолов (Ша,б). Сплавление при 120-150°С ароилпировиноградных кислот, 5-АТ и ароматического альдегида также приводит к образованию 4-арил-3-ароил-2-карбокси-1,4-дигидропиримидино[1,2-ё]тетразолов (ГУа-д). Схема 1.

Как мы предполагаем, образование конденсировашюй гетероциклической системы обусловлено наличием К'И связи в структуре 5-АТ. Для подтверждения этого, мы изучили реакцию метилового эфира гетероилпи-

ровиноградной кислоты со смесью 1-метил-5-аминотетразола и ароматического или гетерильного альдегида. Проведенные исследования показали, что данная трехкомпонентная реакция протекает с образованием 5-арил(гетерил)-4-гетероил-1-(1-метилтетразол-5-ил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов (Уа-в).

СХЕМА 2

Уа-в

Уа-в, Х=Б (а); О (б, в); Л= 2-тиенил (а); СбН5 (б); З-пирвдия (в).

Таким образом, присутствие в 1-метил-5-аминотетразоле метальной группы препятствует образованию гетероциклической системы пиримидино[1,2-ё]тетразола.

Ближайшим структурным аналогом 5-аминотетразола является 3-амино-1,2,4-триазол. Поэтому, представляло интерес установить, как влияет замена атома азота в гетероцикле атомом углерода на формирование конденсированной гетероциклической системы. Нами было установлено, что сплавление при 110- 130°С метиловых эфиров адилпировиноградных кислот со смесью 3-амино-1,2,4-триазола и ароматического альдегида приводит к образованию 4-арил-3-ацил-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино [ 1,2-ё] -триазолов (У1а-з). Схема 3. В отличии от 5-аминотетразола, 3-амино-1,2,4-триазол имеет два неравноценных атомов азота в положении 2 и 4 гетероцикла, что может привести к образованию двух изомерных структур В и С. Однако, более основный характер атома азота в положении 2 гетероцикла, обуславливает протекание реакции в направлении преимущественного образования структуры В. В целом, выходы пиримидино[1,2-ё]триазолов несколько ниже, чем у аналогичных пиримидино[1,2-ё]тетразолов, что, по-видимому, объясняется понижением нуклеофильных свойств атомов азота в

гетероциклической системе 3-амино-1,2,4-триазола по сравнению с 5-аминотетразолом.

У1а-з, 1*!= СН3 (а); СбН3(б-д); 4-Ш2С6Н4(е); 4-С1С<Д,(ж); 4-СН3СбН4(з). К2= Н (а, е-з); 4-Ш2 (б); 4-И (в); 4-СН3 (г); 3,4- (ОСН3)2 (д).

Продолжая изучение трехкомпонентной реакции метиловых эфиров ацил-пировиноградных кислот, ароматического альдегида и аминогетероцикла, представляло интерес использовать в качестве последних 3,5-диамино-1,2,4-триа-зол, 5-амино-4-этоксикарбонил-1Н-имидазол, 2-аминобензимидазол. Схема 4.

Сплавление при 125-150°С метилового эфира бензоилпировиноградной кислоты; 3,5-диамино-1,2,4-тетразола и бензальдегида приводит к образованию 6-амино-4бенил-3-бензоил-2-метоксикарбонилпиримидино[1,2-d]триазола (VII), а использование в аналогичной реакции 4-этоксикарбонил-5-амино-1Н-имидазола приводит к образованию 5-фенил-4-бензоил-3-гидрокси-1-(4-эток-сикарбонил-1Н-имидазол-5-ил)-3-гофролин-2-она (VIII).

СХЕМА 4

1Ха-в

VII, VIII, Ы,= СбН3. Ц*- Н.

1Ха-в, Н,= СН3 (а); СбН5 (б, в). П2= Н (а, б); 4-Р (в).

Протекание реакции с образованием соединения (VIII), объясняется, как мы предполагаем, существенным понижением нуклеофильности и основности атома азота в положении 1 гетероцикла, как за счет непосредственного усиления ароматических свойств гетероциклической системы имидазола, так и за счет электронно-акцепторного характера этоксикарбонильной группы.

Сплавление при 110-130°С метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью 2-аминобензимидазола и ароматического альдегида приводит к образованию имидазолов (IXa-в). Схема 4.

Полученные пиримидино[1,2^]тетразолы и пиримидино[1,2-<]]триазолы содержат в своем составе дикарбонильную систему, наличие которой позволяет рассматривать их как удобные реагенты для получения

конденсированных систем из гетероциклов. Поэтому, представляло интерес изучить взаимодействие данных соединений с бинуклеофильными реагентами и прежде всего с гидразингидратом. Было установлено, что при их кипячении в уксусной кислоте с 98% гидразингидратом в течение 5 часов образуются 6-фенил-5чфил(метил)-2-гадрокси-1Н-пирцдазино[4>5-<]]пирим1ЗДино[1,2-ё]тет-разолы (Ха-в) и 6-фенил-5-метил-2-гидрокси-1Н-пиридазино[4,5-ё]пиримидино[1,2-с1]триазол (Хг). Схема 5.

В продолжение исследования реакции метиловых эфиров ацилпировиног-радной кислоты со смесью ароматического альдегида и амина, представляло интерес использовать в качестве аминогетероциклов различные производные 6-аминоурацила. В качестве реагентов нами были выбраны 6-амино-1,3-диметилурацил,

При кипячении метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот, 6-амино-1,3-диметилурацила и бензальдегида в уксусной кислоте в течение полутора часов образуются

что говорит о том, что альдегид в реакции не участвует. В виду того, что может реагировать с

карбонильными соединениями как С- или ^нуклеофил, в изученной нами реакции можно ожидать образование двух изомерных соединений В и С. Однако, учитывая отсутствие литературных данных по взаимодействию а-кар-бонильной группы эфиров ацилпировиноградных кислот с С-нуклеофила-ми и ее енолизацию, можно предположить, что первая стадия реакции, вероятно, заключается в электрофильной атаке карбонилом атома углерода

дикетонной формы метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот аминогруппы б-одино-1,3*диметилурацила, в результате образуется промежуточный продукт А, который циклизуется с образованием соединений (Х1а-м), что соостветствует изомерной структуре В.

СХЕМА б

О аххн,

¿а.

дх

соосн,-

оосн,

¿«и

00041

ХШа,б

Х1а-м, Н,= СНз(а); СбН5 (б); 4-С1СЛ(в); 4^6^(1-); 3-Ш2СбН4(д);

4-СНзСбН* (е); 4-ОСНзСбНи (ж); З-ОСНзС^ (з); 4-ОС2НАН4 (и);

3,4- (ОСНз^СеНз (к); 2-фурил (л); 2-тиенил (м). И!» СН3.

ХПа-з, СНз (а); СбН3 (б); СбН5СН=СН (в);4-ГС6Нч(г); 4-Ш2С6Н4(д);

4-ВгСбН4(е); 4-ОСН3СбН4(ж); 4-С1СбН4(з). И2= Н.

ХШаД К,= СНз (а); СбН5(б).

Кипячение метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот с 6-амино-1-метилурацилом в уксусной кислоте в течение полутора часов приводит к образованию аналогичных 5-арил(метил)-1-метил-7-метоксикарбонилпириди-но[2,Зч1]пиримидин-2,4-дионов (Х11а-з).

При кипячении в уксусной кислоте в течение двух часов метилового эфира ацетилпировиноградной кислоты или метилового эфира бензоилпирови-ноградной кислоты с 6-амино-2-тиоурацилом образуются 5-арил(метил)-7-метоксикарбонилпиридино[2,3-(1]шфимвдин-4-оксо-2-тионы (ХШа,б). Схема 6.

При кипячении в уксусной кислоте в течение двух часов метилового эфира

4-метоксибензоилпировиноградной кислоты • и б-амино-2-тиоурацила образуется смесь изомеров (50/50) 5-{4-мегоксифенил)-7-метоксикарбонилпиридино[2,3-<1]пиримидин-4-оксо-2-тиона и 5-метоксикарбо-нил-7-(4-метоксифенил)пиридино[2,Зч1]1гаримидин-4-оксо-2-тиона(Х111в).

Так как в структуре изученных нами амино NH содержащих гетероциклов присутствовал 1,3-бинуклеофильный фрагмент, представляло интерес рассмотреть поведение в трехкомпонентной реакции эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью ароматического альдегида и 1,3-бинуклеофила. В качестве последних были выбраны п-аминобензолсульфогу-анидин (Схема 7), 1,3-дифенилгуанидин, а также формамидин.

СХЕМА 7

Х1Уа-з, Я= СбН5СН=СН (а); 4^НзСбН«(б); 3-ОСН3СбН4(в); 4-ОСН3СбН4(г);

3,4- (ОСН^СбНз (д); 4-аСбН4 (е); 4-Вгед (ж); СвН, (з). Х1Уи, К=СбН5.

Мы установили, что сплавление при 120-150°С метиловых эфиров ароилпировиноградных кислот со смесью п-аминобегоолсульфогуанидина • и ароматического альдегида приводит к образованию 2-ароилметилен-5-п-сульфониламино-2,3-дигидроимидазол-3-онов (XIVa-з). Для более подробного

изучения реакции, нами предварительно было получено основание Шиффа, при кратковременном нагревании п-аминобензолсульфогуанидина и бензальдегида в уксусной > кислоте. Дальнейшее взаимодействие метилового эфира бензоилпировиноградной кислоты и основания Шиффа в уксусной кислоте привело к образованию 4-бе1ПОИЛ»3-ги;[фОКСИ-1-(п-гуанидинсульфонил)-5-фенил-З-пирролин-2-она (Х1Уи). Схема 7.

Кипячение в уксусной кислоте в течение 30 минут метилового эфира бензоилпировиноградной кислоты с и ароматическим

альдегидом приводит к образованию 70% 3-бензоилметилен-5-имино-1,4-дифенилтетрагидроимидазол-2-она (XVa) и 20% 4-бензоил-3-гидрокси-5-фенил-2,5-Дигидро-2-фуранона (XVK). При кипячении метиловых. эфиров ароил(гетероил)пировиноградных кислот и 1,3-дифенилгуанидина в уксусной кислоте в течение 30 минут образуются 3-ароил(гетероил)мегилен-5-имино-1,4-дифенилтетрагидроимидазол-2-оны (XVa-и). Схема 8.

СХЕМА 8

N4

ХУа-и

ХУа-и, К=СбН5(а); 4-С1СбН4(б); 4-ВгС6Н4(в); 4-СН3СбН4(г);

3,4-(ОСНз)2СбНз (д); 4-ОСН3СбН4(е); 3-Ж>2С«Н4(ж); З-ОСНзСДШ; 2-тиенил (и). ХУк,К=С«Нз.

При кратковременном нагревании в уксусной кислоте метиловых эфиров ацилпировиноградных со смесью формамидина ацетата и ароматического альдегида образуются 5-фенил-4-ацил-3-гидрокси-3*11ирролш-2-оны (ХУГа-ж).

СХЕМА 9

ХУ1а-ж

ХУГа-ж, й= СНз (а); С^ (б); 4-01^ (в); (г); 4-СН3СбН4 (д);

4-ОСН3СбН4 (е); 4-ОС2Н5СбН4(ж);

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

Антимикробная активность изучена на кафедре микробиологии с курсом гигиены и экологии Пермской государственной фармацевтической академии доцентом Ворониной Э.В., зав. кафедрой доцент Одегова Т.Ф. Анальгетическая активность, острая токсичность, общее действие на ЦНС и координацию движений, противосудорожная активность, мочегонное действие, противовоспалительная активность изучена на кафедре клинической фармакологии с курсом иммунологии Пермской государственной фармацевтической академии под руководством зав. кафедрой проф. Юшкова В.В. с участием Шеленковой С.А., к. б. н. Шуклиной Н. С, лаборантом Губановой М. В. Автор выражает благодарность за проведенные исследования.

Изучение токсичности полученных соединений показало, что они практически нетоксичным или мало токсичны по классификации Сидорова и мало опасны или умеренно опасны по классификации ГОСТ 12.10.007-76 (ЛД50 при внутрибрюшинном введении составляет 564-2740 мг/кг и 1763-5843 мг/кг при пероральном введении).

Общее действие на ЦНС и координацию движений изучали по изменению индивидуального поведения мышей в тесте «открытое поле» и «вращающийся стержень». Из 12 исследованных соединений, VI, Х13з снижают

спонтанную двигательную активность мышей в открытом поле, Ха ухудшило координацию движений, Х1к вызывало усиление горизонтальной двигательной активности и ориентировочно-исследовательского поведения мышей.

О противосудорожной активности (ПА) судили по изменению регистрируемых показателей при судорогах, вызываемых внутрибрюшинным введением коразола в дозе 80 мг/кг. В качестве препарата эталона был использован фенобарбитал (ФБ), который вводили в дозе 30 мг/кг. Обследуемые соединения вводили перорально (п/о) в дозе 50 мг/кг. Наибольшей ПА, сравнимой с ФБ, обладает соединение Х1м. Под влиянием этого соединения в 6,5 раз увеличивается латентное время развития судорог, уменьшается количество и сила приступов. Защита от клонических судорог составляет 33%, от тонических- 83%, выживаемость мышей составляет 100%. Токсичность при п/о введении составляет 5563 (3941-6891). Соединения ХГУз и Х!к проявляют анти-коразоловую активность по отношению к тоническим судорогам, защита от тонических судорог составляет 66% и 34%, выживаемость мышей составляют 77% и 33% соответственно. По активности данные соединения уступают ФБ.

Анальгетическая активность 14 полученных соединений изучалась по методу «горячая пластинка». Исследуемые соединения и препарат сравнения -анальгин - вводили в дозе 50 мг/кг внутрибрюшинно в виде взвеси в 2 % крахмальной слизи, контрольным животным вводили эквиобъёмные количества 2 % крахмальной слизи. В результате проведенных исследований установлено, что соединение Уд проявило незначительную анальгетическую акивность.

Противовоспалительная активность 21 соединения была исследована на каррагениновой модели воспаления. Испытуемые соединения и препарат сравнения - ортофен вводили перорально (п/о) в виде взвеси в 2 % крахмальной слизи. Контрольным животным вводили эквиобъёмные количества крахмальной слизи. Установлено, что выраженную противовоспалительную активность во все сроки воспаления проявили соединения Х1б и ХУб.

Соединения. ЬДзо(п/о) Доза, мг/кг (п/о) Процент торможения каррагенинового отека через

1 час 3 часа 5 часов

Х1б 5873 (1641-8838) 50 52.6±5.з"м "2 35.4±2.2'"' ••2 34.90.3"И1 •*2

XV6 50- 3б.4±5.7"' •2 33.7Í4.3"'1 •2 65.2Í4.8"'1 *«*2

Ортофен 780(488-1248) 10 22.3±3.7"J 29.0*2.8'"' 38.7Í4.3"'1

* "-достоверно при р < 0.001 ♦♦-достоверно при р < 0.01 * 'Достоверно при р < 0.05

1- по сравнению с контролем

2- по ставнению с ортофеном

В результате проведённых опытов на мочегонное действие установлено,

что все обследованные соединения не изменяли функции почек в первые 5 часов. Вместе с тем в эти сроки количество мочи у лабораторных животных, получавших соединение Ik (п/о) было в 2 раза меньше, чем у контрольных крыс. Соединение ХУи достоверно уменьшало почти в 2 раза 19 часовой диурез, т.е. возможно нарушало функционирование мочевыделительной системы.

Антимикробная активность по отношению к Е. coli и St. aureus изучали стандартным методом двухкратных серийных разведений в мясопептонном бульоне. В качестве эталона сравнения использовали этакридина лактат, минимальная ингибирующая концентрация которого в отношении эталонных штаммов составляет 500 мкг^5л! Величина минимальной ингибирующей концентрации 38 испытанных соединений по отношению к данным тест-микробам варирует от 250 мкг/мл до 1000 мкг/мл.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что сплавление ацилпировиноградных кислот, а также их метиловых эфиров со смесью 5-аминотетразола и ароматического или гетерильного альдегида приводит к образованию соответственно 4-арил -3-ацил-2Чкарбокси)метоксикарбонил-1,4-дигндропиримидино[1,2ч1}тетразо

лов. При проведении реакции в концентрированной уксусной кислоте были

выделены 4-арил-З -ацегил-2-гидрокси-2-метоксикарбо1шл-1,4-дигидропири-мидгаю[1,2-(1]тетразолы.

2. Трехкомпонентная реакция метилового эфира гетероилпировиноградной

кислоты со смесью и ароматического или

гетеоильного альдегида протекает с образованием 5-аоил(гетерил)-4-гстероил-М1-метшггетразол-5-ил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.

3. При использовании в качестве аминогетероцикла в аналогичных трехкомпонентных реакциях

тетразола образуется конденсированная гетероциклическая система

использование 2-аминобензимидазола приводит к образованию системы пиримидино[1,2-а]бензимидазола.

4. Показана возможность формирования гетероциклических систем пирвдазино[4,5-с1]пиримидино[1,2-(1]тетразола и пиридазино[4,5-(1]пиримн-

дино[1,2-с1]триазола на основе реакции 4-арил-3-ацил-2-метоксикарбо1шл-

1,4-дигидропиримидино[ 1,2-<1]тетразолов и 4-арил-3-ацнл-2-метоксикарбо-

Ш1л-1,4-дигидропиримидино[ 1,2-<1]триазолов с гидразингидратом.

5. Взаимодействие метил овых эфиров ацилпировин оградных кислот с шестичленными аминосодержагцими N11 гетероциклами, такими как 6-ами-но-1,3-диметилурацил, б-амино-1-метилурацил, 6-амино-2-тиоурацил в

присутствии ароматических альдегидов привело к образованию гетероциклической системы

6. Установлено, что взаимодействие метиловых эфиров ароилпировиноградных кислот со смесью п-аминобензолсульфогуанидина и ароматического альдегида приводит к образованию

а взаимодействие предварительно полученного основания Шиффа и метилового эфира бен-зоилпировиноградной кислоты приводит к гетероциклической системе 3-пирролин-2-она.

7. При использовании в трехкомлонентной реакции 1,3-дифенилгуанидина образуется смесь продуктов

роимцдазол-2-она и 4-ароил-3-гидрокси-5-фенил-2,5-дигидро-2-фуранона, а

использование формамидина ацетата приводит к 5-арил-4-ацил-3-ГИДрокси-З-пирролин-2-онам.

S. По результатам биологических испытаний были выявлены 1,3-диметил-7-метоксикарбо1шл-5-фенилпирвдино[2,3^]тфимидин-2,4-дион, 1,4-дифе-гп[л-5-имшю-3-(4-хлорфенил)метнлентетрагидроимидазол-2-он, обладающие выраженной противовоспалительной активностью, и 1,3-диметил-7-мегоксикарбонил-5-(2-тиеггил)шфцдшю[2(3-<1]шфимвдин-2,4-дион> обладающий противосудорожной активностью, представляющие интерес для дальнейшего их изучения.

9. На основании полученных результатов исследований выявлены некоторые закономерности между структурой синтезированных соединений и биологической активностью, которые позволяют вести целенаправленно поиск соединений в данных рядах с тем или иным видом активности. Сделаны некоторые рекомендации по дальнейшему поиску новых биологически активных соединений.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Цыплякова, Е.П. Синтез 5-ацил-4-метоксикарбонил-6-арилпиримидино-[2,3-е]тетразолов / Е.П. Цыплякова, Л.Ф. Гейн, В.Л. Гейн // Актуальные проблемы фармацевтической науки и образовании: итоги и перспективы: Материалы межвуз. науч.-практ. конф., посвящ. 85-летию высш. образования на Урале: [Тез. докл.]. -Пермь, 2001. - С. 61.

2. Цыплякова, Е.П. Взаимодействие метиловых эфиров ароилпировиноград-ных кислот с замещенными гуанидинами / Е.П. Цыплякова, В.Л. Гейн, Е.А. Розова // Актуальные проблемы фармацевтической науки и образования: итоги и перспективы: Материалы межвуз. науч.- практ. конф. « Вузы и регион » - Пермь, 2002. - С. 40.

3. Цыплякова, Е.П. Синтез 6-ацил-5-метоксикарбонил-6-арилпиримидино-[2,3-в]триазолов / Е.П. Цыплякова, В.Л. Гейн, И.В. Михеев // Тезисы III молодежной школы конференции по органическому синтезу «органический синтез в новом столетии» - С. Петербург, 2002. - С. 105а

-214. Синтез и противомикробная активность гетероциклов, полученных на основе взаимодействия оксалильных производных метилкетонов с 1,3-дифенилгуанидином и N-n-аминобензолсульфогуанидином / В.Л. Гейн, Е.П. Цыплякова. Е.А Розова, Э.В. Воронина // Тезисы 67 межвуз. науч. конф. студентов и молодых ученых.-Курск, 2002.- С. 158-159.

5. Синтез 5-арил-1-метил-7-метоксиксарбонилпиридино[2,3-ё]пиримидин-2,4-дионов / В.Л. Гейн, Л.Ф. Гейн, Е.П. Пыплякова. A.M. Деменева // Рациональное использование лекарств: Материалы Российской науч.-практ. конф.- Пермь, 2004.-С. 104.

6. Синтез 5-арил-6-ацил-7-метоксикарбонил-5,8-дигидротетразоло[1,5-7а]пири-мидинов / В.Л. Гейн, Л.Ф. Гейн, Е.П. Цыплякова. ЕА Розова // Журн. орг. химии.-2003.-Т.39, вып.5.- С. 797-798.

7. Цыплякова, Е.П. Синтез 4-арил-3-бензоил-2-метоксикарбонил-1,4- дигидро-пиримидино[1,2ч1]триазолов / Е.П. Цыплякова, В.Л. Гейн, Л.Ф. Гейн // Химия гетероцикл. соедин.- 2003.-№6. - С. 949-950.

8. Цыплякова, Е.П. Синтез 5-арил-1,3-диметил-7-метоксикарбонилпириди-но[2,3-ё]пиримидин-2,4-дионов / Е.П. Цыплякова, В.Л. Гейн, Л.Ф. Гейн // Химия гетероцикл. соедин.- 2004. - в печати.

Лицензия № 020370

Цыплакова Е.П.

Сдано в печать20.04.04. Формат 60x80/16. Объем 1,0 уч.изд. Тираж 100. Заказ 1122.

Печатная мастерская ротапринта ПГТУ.

»-797t

Актуальность темы. Одной из проблем фармацевтической химии является поиск новых высокоэффективных и безопасных лекарств. В плане дальнейшего развития работ по поиску биологически активных соединений представляют интерес конденсированные гетероциклические системы производные тетразола, триазола, бензимидазола, аминоурацила и п-аминобензолсульфогуанидина. К настоящему времени среди данных производных обнаружены вещества, проявляющие антимикробную, противовирусную, противотуберкулезную, противогрибковую, аналептическую, анаболическую и антикатаболическую активности. Принимая во внимание значительный практический интерес к указанным гетероциклическим соединениям, следует отметить, что их химические свойства, в особенности способность к формированию конденсированных гетероциклических систем, изучены недостаточно. Имеющиеся в литературе данные касаются реакций аминотетразолов, аминотриазолов и аминоурацилов с рядом монокарбонильных соединений, а также с ацетилацетоном и этилацетоацетатом. В тоже время, взаимодействие их с трикарбонильными соединениями, и в особенности трехкомпонентные реакции с участием последних, практически не рассматривались в литературе. Поэтому, представляло интерес изучить взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащих N11 гетероциклических систем и альдегидов и исследовать полученные соединения на наличие различных видов биологической активности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ проекты № 02-03-96415, № 04-03-96042.

Цель работы. Основной целью данного исследования является синтез биологически активных веществ на основе реакции метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащей N11 гетероциклической системы и ароматического альдегида и выявление зависимости между биологической активностью синтезированных соединений и их химическим строением.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Осуществить синтез новых конденсированных гетероциклических систем реакцией метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащего N11 гетероцикла и ароматического альдегида.

2. Изучить физико-химические свойства полученных соединений, их спектральные характеристики.

3. Провести анализ данных по биологической активности синтезированных соединений в сравнении с препаратами эталонами с целью выявления взаимосвязи «структура-биологическое действие» и отобрать наиболее эффективные вещества для дальнейшего углубленного изучения.

Научная новизна. Изучено взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью аминосодержащей N13 гетероциклической системы и ароматического или гетерильного альдегида. Осуществлен синтез ранее неизвестных конденсированных систем производных пиримидино[ 1,2-с1]тетразолов, пиримидино[1,2-с1] триазолов, пиридино[2,3-с!]пиримидинов, пиримидино[1,2-а]бензимидазолов, производных имидазола, З-пирролин-2-онов, содержащих в 7-ом положении фрагмент гетероцикла.

Показано, что взаимодействие пиримидино[1,2-(1]тетразолов., пирими-дино[1,2-с!]триазолов с гидразингидратом приводит к образованию конденсированных систем пиридазино[4,5-с1]пиримидино[1,2-с1]тетразолов и пиридазино[4,5-с!]пиримидино[1,2-с1]триазолов.

Проведен анализ данных по биологической активности вновь синтезированных соединений в сравнении с препаратами эталонами и установлены некоторые закономерности взаимосвязи «структура-биологическое действие».

Практическая значимость. Разработанны методы синтеза конденсированных систем производных пиримидино[1,2-с1]тетразолов, пиримидино[1,2-с1]триазолов, пиридино [2,3 -d] пиримидинов, пиримиди-но[1,2-а]бензимидазолов, пиридазино[4,5-(1]пиримидино[1,2-(1]триазолов, пиридазино [4,5 -с!]пиримидино[ 1,2-с1]тетразолов, производных имидазола, З-пирролин-2-онов, содержащих в 7-ом положении фрагмент гетероцикла, которые могут быть использованы как препаративные в работе кафедры физической и коллоидной, органической и фармацевтической химии при синтезе новых биологически активных соединений.

В процессе работы синтезировано 112 неописанных в литературе соединений, 38 из них было изучено на наличие противомикробной, 21 — противовоспалительной, 14 - анальгетической, 8 - противосудорожной, 4 -мочегонной активности, 12 — влияние веществ на двигательную активность и ориентировочный рефлекс, 10 - координацию движений. По результатам биологических испытаний были выявлены 1,3-диметил-7-метоксикар-бонил-5-фенилпиридино[2,3-с!]пиримидин-2,4-дион, 1,4-дифенил-5-ими-но-3-(4-хлорфенил)метилентетрагидроимидазол-2-он, обладающие выраженной противовоспалительной активностью, и 1,3-диметил-7-меток-сикарбонил-5-(2-тиенил)пиридино[2,3-ё]пиримидин-2,4-дион, обладающий противосудорожной активностью, представляющие интерес для дальнейшего их изучения.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на межвузовской научно-практической конференции, посвященной 85-летию высшего образования на Урале (Пермь, 2001); на межвузовской научно-практической конференции «Вузы и регион» (Пермь, 2002); III молодежной школы конференции по органическому синтезу «Органический синтез в новом столетии» (СПб., 2002); на 67 межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых (Курск,

2002); Российской научно-практической конференции «Рациональное использование лекарств» (Пермь, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи в центральной печати и 5 тезисов-докладов на конференциях различного уровня.

Структура и объем диссертации.

Содержание работы изложено на 156 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 124 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 34 таблицы и 19 рисунков. Глава первая посвящена обзору литературы по синтезу производных пиримидинотетразолов, пиримидинотриазолов, пиридинопиримидинов, пиримидинобензимидазолов, химическим свойствам и биологической активности 5-аминотетразола, 3-амино-1,2,4-триазола, 2-амино-бензимидазола, п-аминобензолсульфогуанидина. Во второй и третьей главах обсуждаются результаты экспериментальных данных. Четвертая глава содержит результаты биологических испытаний полученных соединений.

выводы

1. Установлено, что сплавление ацилпировиноградных кислот, а также их метиловых эфиров со смесью 5-аминотетразола и ароматического или гетерильного альдегида приводит к образованию соответственно 4-арил-З -ацил-2-(карбокси)метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино-[1,2-с1]тетразолов. При проведении реакции в концентрированной уксусной кислоте были выделены 4-арил-З-ацетил-2-гидрокси-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино[1,2-с1]тетразолы.

2. Трехкомпонентная реакция метилового эфира гетероилпировиноградной кислоты со смесью 1-метил-5-аминотетразола и ароматического или гетерильного альдегида протекает с образованием 5-арил(гетерил)-4~ гетероил-1-(1-метилтетразол-5-ил)-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.

3. При использовании в качестве аминогетероцикла в аналогичных трехкомпонентных реакциях 3-амино-1,2,4-триазола или 3,5-диамино-1,2,4-тетразола образуется конденсированная гетероциклическая система пиримидино [ 1,2-с1]триазол а; использование 2-аминобенз-имидазола приводит к образованию системы пиримидино [1,2-а] бензимидазо л а.

4. Показана возможность формирования гетероциклических систем пиридазино[4,5-(1]пиримидино[1,2-с1]тетразола и пиридазино[4,5-с1]-пиримидино[1,2-с1]триазола на основе реакции 4-арил-З-ацил-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино[1,2-с1]тетразолов и 4-арил-З-ацил-2-метоксикарбо-нил-1,4-дигидропиримидино[ 1,2-с1]триазолов с гидразингидратом.

5. Взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот с шестичленными аминосодержащими N11 гетероциклами, такими как 6-амино-1,3-диметилурацил, 6-амино-1-метилурацил, 6-амино-2-тио-урацил в присутствии ароматических альдегидов привело к образованию гетероциклической системы пиридино[2,3-с!]пиримидин-2,4-диона.

6. Установлено, что взаимодействие метиловых эфиров ароилпировиноградных кислот со смесью п-аминобензолсульфо-гуанидина и ароматического альдегида приводит к образованию 2-аро-илметилен-5-п-сульфониламино-2,3-дигидроимидазол-3-онов, а взаимодействие предварительно полученного основания Шиффа и метилового эфира бензоилпировиноградной кислоты приводит к гетероциклической системе З-пирролин-2-она.

7. При использовании в трехкомпонентной реакции 1,3-дифенил-гуанидина образуется смесь продуктов 3-ароилметилен-5-имино-1,4-дифенилтетрагидроимидазол-2-она и 4-ароил-3-гидрокси-5-фенил-2,5-дигидро-2-фуранона, а использование формамидина ацетата приводит к 5-арил-4-ацил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онам.

8. По результатам биологических испытаний были выявлены 1,3-диметил-7 - метоксикарбонил - 5 - фенилпиридино[2,3-с!]пиримидин - 2,4-дион, 1,4-дифенил-5-имино-3-(4-хлорфенил)метилентетрагидроимидазол-2-он, обладающие выраженной противовоспалительной активностью, и 1,3-диметил-7-метоксикарбонил~5-(2-тиенил)пиридино[2,3-ё]пирими-дин-2,4-дион, обладающий противосудорожной активностью, представляющие интерес для дальнейшего их изучения.

9. На основании полученных результатов исследований выявлены некоторые закономерности между структурой синтезированных соединений и биологической активностью, которые позволяют вести целенаправленно поиск соединений в данных рядах с тем или иным видом активности. Сделаны некоторые рекомендации по дальнейшему поиску новых биологически активных соединений.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Целесообразен дальнейший поиск соединений с противоспалительной и противосудорожной активностью среди производных 5-арил-1,3-диметил-7-метоксикарбонилпиридино[2,3-с1]пиримидин - 2,4-дионов, 3-арил-1,4-дифенил-5-иминометилентетрагидроимидазол-2-онов.

2. Рекомендуется дальнейшее исследование производных 4-арил-З-ароил-2-метоксикарбонил-1,4-дигидропиримидино[1,2-</]тетразола на наличие действия, уменьшающего диурез и влияние на мочевыделительную систему.

3. Для дальнейшего исследования рекомендуются 1,3-диметил-7-метоксикарбонил — 5 - фенилпиридино[2,3-с!]пиримидин - 2,4-дион, 1,4-дифенил-5-имино-3-(4-хлорфенил)метилентетрагидроимидазол-2-он, обладающие выраженной противовоспалительной активностью, и 1,3-диметил-7-метоксикарбонил-5-(2-тиенил)пиридино[2,3-с1]пирими-дин-2,4-дион, обладающий противосудорожной активностью.