Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Синтез, модификация и биологическая активность метил 3-(гет)ароид-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов

На правах рукописи □03453245

Ботева Анастасия Андреевна

СИНТЕЗ, МОДИФИКАЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МЕТИЛ 3-(ГЕТ)АРОИЛ-4-ОКСО-1,4-ДИГИДРО-2-ХИНОЛИНКАРБОКСИЛАТОВ

15.00.02 - Фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Пермь-2008

003453245

Работа выполнена в лаборатории медицинской химии Научно-образовательного центра ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель: кандидат химических наук,

Красных Ольга Петровна

Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук, профессор

Коркодинова Любовь Михайловна, ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

доктор фармацевтических наук, профессор

Марданова Людмила Геннадьевна,

ГОУ ВПО «Пермский государственный университет»

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Защита состоится «16» декабря 2008 г. в 13~ 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 « 30» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор фармацевтических наук, профессор

Т.Н. Ярыгина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Размер финансовых и временных затрат на создание нового лекарственного препарата заставляет ценить полученные результаты не только как таковые - т.е. собственно лекарство, - но и всю совокупность информации, которая суммируется в ходе работ. В связи с этим перспективным направлением остается поиск новых применений известным лекарственным препаратам или их ближайшим аналогам. Работа с известной базовой структурой в этом случае позволяет с большей вероятностью прогнозировать токсичность соединений и фармакокинетические аспекты их поведения. Этот момент является весомым аргументом поиска биологической активности в ряду соединений, являющихся прямыми аналогами известных лекарств, по сравнению с внедрением соединений, имеющих совершенно новые структуры, данные по токсичности и фармакокинетике которых на животных не системны, а на людях - отсутствуют.

Ярким примером такого рода подхода являются работы по созданию лекарственных препаратов, содержащих 4-хинолоновый фрагмент. 4-Хинолоны нашли применение в медицинской практике в качестве антибактериальных средств широкого спектра действия. Кроме антибактериальной, 4-хинолоны обладают и другими видами активности: противоопухолевой, антипротозойной, противомалярийной, противовирусной активностью. Это заставляет продолжать исследования данных соединений, искать новые методы их синтеза, совершенствовать известные. Синтез 4-хинолонов из 4-ацил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов составляет альтернативу уже имеющимся методам синтеза. Он дает богатый материал для исследований, благодаря доступности исходных соединений, возможности введения широкого спектра заместителей как в гетероциклическое, так и в ароматическое кольцо. Получаемые данным методом 4-хинолоны содержат ацильный и метоксикарбонильный фрагменты, что позволяет модифицировать молекулу и выходить на новые классы органических веществ. Исследование соотношений «структура - активность» дает возможность целенаправленного синтеза веществ с нужным биологическим действием. Цель работы. Целью данного исследования является синтез новых биологически активных 4-хинолонов и продуктов их превращений через синтез промежуточных биологически активных продуктов - производных ацилпировиноградных кислот. Задачи исследования: 1. Синтез функционально замещенных 4-хинолонов. 2. Изучение реакции синтезированных 4-хинолонов с О, Ы-нуклеофилами. 3. Поиск среди полученных соединений биологически активных веществ. 4. Изучение зависимости «структура - активность» полученных 4-хинолонов и продуктов их превращений, а также промежуточных продуктов (метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фениламино- £-2-бутеноатов, метил 1-арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1//-пиррол-2-карбоксилатов).

Научная новизна. Синтезированы и охарактеризованы 200 ранее не описанных в литературе соединений. Впервые изучены взаимодействия метил 4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с нуклеофильными реагентами (моноэтаноламином, гидроксиламином, метоксиамином, бензиламином, о-аминобензиламином, этилендиамином), приводящие к образованию неизвестных ранее гетероциклических систем, содержащих 4-хинолоновый фрагмент.

Проведено изучение противомикробной активности метил 4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов, продуктов их модификации, промежуточных продуктов (метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фениламино- Z-2-бутеноатов, метил 1-арил-З-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1Я-пиррол-2-карбоксилатов) и впервые — противотуберкулезной активности синтезированных соединений. Выявлены вещества, обладающие выраженным противомикробным и противотуберкулезным действием. Установлены зависимости соотношения «структура - активность».

Практическая ценность. Разработаны методы синтеза замещенных 11b-(гет)ари л-2,3,6,11Ь-тетрагидрооксазоло[2' ,3' :2,1 ]пирроло [4,3-6]хинолин-5,11 -дионов, 1-(гет)арил-2-(2-гидроксиэтил)-1-[(2-гидроксиэтил)амино)]-1Я-

пиррол[3,4-А]хинолин-3,9(2Я,4Я)-дионов, 1-(гет)арил-4Я-[1,2]оксазино[5,4-А]хинолин-4,10(5Я)-дионов, метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов, 11 Ь-(гет)арил-2,3,6,11 b-тетрагидро- 1Я-

имидазо[2', 1' :5,1]пирроло[3,4-£]-хинолин-5,11-дионов, 2-бензил- 1-(бензиламино)-1 -фен ил-1 Я-п ирроло [3,4-6]хи нол ин-3,9(2Я,4Я)-дионов, 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,1-6]хиназолин-6,14-дионов. Разработанные методы просты по выполнению, позволяют получать соединения с заданной комбинацией заместителей и могут быть использованы в качестве препаративных. В ходе работы синтезировано 200 не описанных в литературе соединений. 100 соединений было протестировано на противомикробную активность, 178 - на противотуберкулезную активность. Выявлены зависимости «структура -активность», которые будут использованы в дальнейшей работе. Найдено 1 вещество с высокой противомикробной активностью в отношении штаммов S. aureus, Е. coli и 10 веществ в отношении М. tuberculosis.

Публикации. По материалам работы опубликовано 14 работ: 3 статьи в центральной печати, 11 статей и тезисов докладов конференций различного уровня. Подано 2 заявки на выдачу патентов РФ.

Апробации. Результаты работы доложены на: Третьем Всероссийском симпозиуме по органической химии «Стратегия и тактика органического синтеза» (Ярославль, 2001), международной научной конференции «Перспективы развития естественных наук в высшей школе» (Пермь, 2001), Четвертом Всероссийском симпозиуме по органической химии «Органическая химия - упадок или возрождение?» (Москва - Углич, 2003), международной научно-практической конференции «Фармация и здоровье» (Пермь, 2006), Пятом Всероссийском научном семинаре «Химия и медицина» (Уфа, 2005), International symposium on advances in synthetic and medicinal chemistry (St. Petersburg, 2007), 235th ACS National Meeting (New Orleans, LA, United States, 2008).

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Пермской государственной фармацевтической академии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (номер государственной регистрации 01. 9. 50 007419).

Структура и объем работы. Работа общим числом 187 страниц машинописного текста состоит из введения, обзора литературы по методам синтеза,

модификациям, биологической активности замещенных 4-хинолонои (глава I), обсуждения результатов собственных исследований (глава 2), экспериментальной части, в которой приводятся методики синтеза (глава 3), изучения результатов биологической активности (глава 4), выводов. Диссертация содержит 20 таблиц, 4 рисунка. Список литературы включает 164 наименования работ отечественных и зарубежных авторов. На защиту выносятся:

1. Результаты синтеза новых 3-(гет)ароил-4-оксо-1,2-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов, продуктов их модификации с помощью моно- и бинуклеофилов; исходных метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фсниламино-2-2-бутеноатов, метил 1-арил-3-(гет)ароил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-1#-пиррол-2-карбоксилатов, метил 1 -арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-Ш-пиррол-2-карбоксилатов.

2. Установление структуры полученных соединений на основании данных ЯМР'Н и ИК спектроскопии, данных РСА.

3. Результаты изучения биологической активности синтезированных соединений, изучение соотношения «структура - активность» в рядах полученных соединений и выявление перспективных направлений дальнейших исследований.

Благодарность. Автор выражает благодарность зав. кафедрой физики и математики, доц. М.И. Вахрину за снятие спектров ЯМР'Н, научному сотруднику РИЦ «Фарматест» Е.Б. Бабушкиной за снятие ИК спектров, зав. кафедрой микробиологии, проф. Т.Ф. Одеговой и ассистентам этой кафедры М.В. Томилову и С.С. Дубровиной за проведение противомикробных испытаний синтезированных соединений, доц. Солодникову С.Ю. за определение токсичности, старшим научным сотрудникам Института органического синтеза им. ИЛ. Постовского (г. Екатеринбург) М.И. Кодессу за снятие ЯМР'Н спектров, Л.Н. Баженовой за проведение элементорганического анализа, П.А. Слепухину за выполнение рентгеноструктурного анализа, сотрудникам Института Туберкулезных исследований при Университете Иллинойса в Чикаго (США) и его директору С.Г. Францблау за изучение противотуберкулезной активности синтезированных веществ.

Основное содержание работы 2.1 Синтез метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов

Замещенные метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилаты 4а-ар были синтезированы в результате внутримолекулярной циклизации И-арилимидоилкетенов (ИК), генерируемых в ходе термолиза метил 1-арил-З-(гет)ароил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-1Я-пиррол-2-карбоксилатов 2а-ао, ам, ач, которые в свою очередь были получены реакцией метил 4-арил-2-ариламино-4-оксо-2-бутеноатов 1а-ач с оксалилхлоридом. Енамины 1а-ач синтезировали из метил 4-алкил- и 4-(гет)арил-2-гидрокси-4-оксо-2-2-бутсноатов (метиловых эфиров (гет)ароилпировиноградных кислот МЭ (Г)АПК) и ариламинов, а так же присоединением ариламинов к диароилацетиленам (ДАА) (1ах-ач). Метил 4,5-диоксо-4,5-дигидро-1Я-пиррол-2-карбоксилаты 2, являясь высокореакционными

соединениями, легко взаимодействуют с нуклеофильными реагентами (водой), образуя метил 1-арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1#-пиррол-2-карбоксилаты За-ап.

соя

о

Я3ЫН,

(СОС1)2 -2НС1

1 а-ач (17-90%)

СОЯ

2 а-ао, ам, ач (20-96%)

3 а-ап

О ОН МЭ (Г)АПК О

я

-соя

ДАА

1, 2,3: Я2 = ОМе, Я1 = РЬ, Я3

Я

ик

4 а-ар (18-98%)

= РМ (а); Я3 = 2-МеС6Н4 (б); Я3 = 4-МеС6Н4 (в); Я3 = 2,3-Ме2С6Н3 (г);

Я3 = 2,4,6-МезСбНз (д); Я3 = 2-МеОС6Н4 (е); Я3 = 4-1С6Н4 (ж); Я3 = 3-ВгС0Н4 (з); Я3 = 4-ВгСбН4 (и);

К

3 - 4-РС6Н„ (к); Я3

2,4-С12С,,Нз (л); Я3 = 4-С02Е(С6Н4 (м); Я' = 3-СЫС6Н4 (н); Я' = 3-Ш2С6Н4

(о), Я = 4-МеС6Н4> Я = РЬ (п); Я = 4-МеС6Н4 (р); Я = 4-ГС6Н4 (с); Я1 = 4-Е1С6Н4; Я3 = 4-РС,,Н4 (т); Я1 = 4-ЕЮСбН4, Я3 Я3 = 2-МеС6Н4 (ц); Я3 =

С1С6Н4, Я3 = 2,3-Ме2С6Н3 (э); Я3

2,3-Ме2С<1Нз (у); Я = 4-ВгС6Н4 (4); Я = 2,4-С12СйН3 (х); Я1 = 4-ВгС6Н4, 4-МеСг,Н4 (ч); Я3 = 4-РС6Н4 (ш); Я = 3-ВгС6Н4, Я3 = 4-РСг,Н4 (щ); Я1 = л-

-■ 2,4-С12С6Н3 (аа); Я3 = 4-

4-ВгС6Н4 (ю); Я3 = 4-С1С6Н4 (я); Я3: 4-РС6Н4, Я3 = 2-СЫСбН4 (ав); Я1 = С4Н35, Я3 = С6Н5 (аг); Я3 = 4-МеС6Н„ (ад); 4-ВгС,,Н„ (ае); Я3 = 2,4-С12С6Н3 (аж); Я3 = 4-РСг,114 (аз); Я3 = 4-С02Е1СйН4 (аи); Я1 = С4Н30, Я3 = 4-МеС6Н4 (ак); Я3 = 4-ВгС6Н4 (ал); Я3 = 4-РС6Н4 (ам); Я3 - 4-С02ЕС6Н4 (ан), Я1 = /-Ви, Я3 = 4-РСг,114 (ао); 1,3: Я1 = РЬ, Я2 = ОМе, Я3 = 2-Ме-4-С1йН3 (ап); 1: Я1 = РЬ, Я2 = ОМе, Я3 = 2-ВгС6Н4

С02Е1С6Н4 (аб); Я' Я3

(ар); Я

= 3-СРзС6Н4 (ас); Я1 = 4-МеС6Н4, Я2 = ОМе, Я3 ■

бензо-15-краун-5 (ат); Я1 = 4-С1СЙН4, Я2

= ОМе, Я3 = РЬ (ау); Я1 = С4Н38, Я2 = ОМе, Я3 = 3-ВгС6Н4 (аф); Я1 = Я2 = 4-МеС6Н4, Я3 = 2-Вг-4,6-Ме2СбН2 (ах); Я3 = 2,4-С12СЙН3 (ац); 1,2: Я1 = Я2 = РЬ, Я3 = 4-РС,,Н4 (ач); 2: Я1 = РЬ, Я2 = ОМе, Я3 = 4^=№ЬС,;Н4 (ам);

4: Я2 = ОМе, Я1 = РЬ, Я3 = Я4 = Я3 = Н (а); Я' = Ме, Я" = Я:

Н (б); Я3 = Я" = Н, Я3 = Ме (в); Я: 4 = Н, Я5 = Ме (е); Я3 = I Я4 = Я5 5 = Ц / 1/Л' тэ3 = о* = гч о^

Н, Я* = Я' = Ме (г); Я = Я = Н, Я = ОМе (д); Я = С1, Я'

Я = Вг, Я" = Я

: Н (з); Я3 = Н, я" =

Я = С02РЛ, Я1 = Я5 = Н (м), Я = Ш2 (п); Я1 = 4-МеСг,Н4, Я3 = Я4

Вг, Я - Н (и); Я = Р, Я = Я

Н(ж);

= 1Ч=Ы:РЬ, Я4 = Я5 = Н (н); Я3 = Я5 = Н:

Н (к); Я Я'

= Я = С1, Я = Н (л);

4 = CN (о); Я3 ■

Я5 = Н, Я"

4-Е1С6Н4, Я' = Р, Я" = Я3 = Н (у); Я1 = 4-ЕЮС6Н„, Я;

Я5 = Н (р); Я3 = Ме, Я1 = Я3 = Н (с); Я3 = Я" = Я3 = Н (т); Я1

(х); Я = Я - С1, Я4 = Н (ц); Я1 = 4-ВгС6Н4, Я = Ме, Я4 = Я5 = Н (ч);, Я3 = Я

= 4-С1СбН4, Я7

= Ме (ф); Я3 = Вг, Я4 = Я5 = Н

= Р, Я4 = я' = Н (щ); Я1 = 3-ВгС6Н4, Я3 = И, Я4 = Я5 = Н (э); Я1 = Н, Я4 = Я5 = Ме (я); Я3 = Вг, Я4 = Я5 = Н (аа); Я3 = Я3 = С02Е1, Я4 = Я5 = Н (аг); Я1 = 4-РС6Н4, Я3 = Я4 = Н, Я5 = СЫ (ад); Я1 = С4Н38, Я3 = Я4 = Я5 = Н

; Н, Я5 = Ме (ш); Я3 „ . Я4 = Я5 = Н (ю); Я3 С1, Я4 = Я5 = Н (аб); Я3 = Я5 = С1, Я4 = Н (ав);

Н (аж); Я' = Вг, Я" = Я3 = Н (аз); Я3 = Я5 = С1, Я4 = Н (аи); Я3 Н (ал); Я1 = С4Н30, Я3 = Ме, Я4 = Я5 = Н (ам); Я3

= Р, я = я =

Р, Я4 = Я5 = Н (ар).

Вг, Я4 = Я5 = Н

(ае); Я3 = Ме, Я4 = Я: Н (ак); Я3 = С02РЛ

(ан); Я3 = Р, Я4 = Я3 = Н (ао); Я3 = СОЛ, Я4 = Я5 = Н (ап); Я1 = /-Ви, Я'

Для соединений 3, у которых в орто-положении Я3 — метил, в спектрах ЯМР *Н обращают на себя внимание - в отличие от ранее описанных соединений -

сигналы протонов группы МеОСО и о-метильного заместителя: они заметно уширены в спектрах ЯМР 'н 2-метилзамещенных 2,5-дигидро-1#-пирролов 36, ц. Для 2,3-диметилзамещенных соединений Зг, у, э наблюдаются двойные сигналы протонов группы ОН, МеОСО, стоящих у асимметрического атома С(5) и сигналы протонов о-мстильных заместителей. Вероятно, свободное вращение диметилфенильного заместителя вокруг связи С^ затруднено, что создает предпосылки для магнитной неэквивалентности протонов указанных групп и, как следствие, наблюдается уширение или удвоение соответствующих сигналов в спектрах ЯМР !Н.

В спектрах ЯМР 'Н растворов соединений 4в, г, ф, ш, я в ДМСО-Об имеется синглет протона ЫН группы в области 10.51-10.93 м.д. У 8-незамещенных аналогов этот сигнал находится в более слабом поле (12.39 м.д. для соединения 4а) предположительно по причине участия этого протона в образовании ММВС. По-видимому, заместитель в положении 8 препятствует участию ЫН группы в образовании устойчивых водородных связей. Данные РСА для соединения 4ш, имеющего метильную группу в положении 8, свидетельствуют, что в кристаллическом состоянии как внутри, так и межмолекулярные водородные связи отсутствуют.

Рис.1. Структура хинолона 4ш согласно данным РСА

Если одно о-положение в М-арилимидоилкетене занято, циклизация идет по другому, свободному о-положению. В случае .«-замещенного имидоилкетена теоретически можно предположить образование двух изомеров: 5- и 7-замещенных 4-хинолонов, которые спектрально могут быть идентифицированы. В действительности, для пирролдионов 2е, к (Я = Вг, СЫ) единственным продуктом реакции является 7-замещенный 4-хинолон, о чем свидетельствуют данные ЯМР 'Н спектров, в которых присутствуют необходимые сигналы. Для пирролдиона 2л (Я = N02) из реакции была выделена смесь изомеров 5-нитро- и 7-нитрозамещенных 4-хинолонов в соотношении 4:1.

2.2 Модификация метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов

2.2.1 Взаимодействие с моионуклеофилами 2.2.1.1 Взаимодействие с водой

Щелочной гидролиз метил З-бензоил-6-бром- и З-бензоил-6-этоксикарбонил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов 4з, м 20%-ным раствором ЫаОН в смеси метанол - вода (1:1) протекает быстро и с хорошими выходами образуются соответствующие З-бензоил-6-карбокси- и З-бензоил-6-

К = СООН (ас); И = Вг (ят).

2.2.1.2 Взаимодействие с аминами

• Взаимодействие с ароматическими аминами

Попытки вовлечь 3-бензоил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилаты в реакцию с ароматическими аминами (о-, и-толуидин, 1-нафтиламин) не увенчались успехом. Такой результат можно объяснить, во-первых, пониженной электрофильностью ароильной карбонильной группы, метоксикарбонильной и С(4)=0 групп. Более решающим фактором в данной ситуации, однако, видится низкая нуклеофильность толуидинов.

Действительно, если метил 3-бензоил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилаты ввести во взаимодействие с более нуклеофильным бензиламином при соотношении реагентов 1:3, с хорошими выходами получаются 2-бензил-1-(бензиламино)-1-фенил-1#-пирроло[3,4-й]хинолин-

3,9(2#,4//)-дионы 5а-г.

И2=Н (а); К1 =Н, К2=\1с (б); И1 = Вг, = II (в); И1 = Р, И2 = Н (г).

Взаимодействие бекзиламина и 4-хинолона 4, по-видимому, протекает через образование имина I, неподеленная электронная пара которого атакует карбонильный атом метоксикарбонильной группы с образованием пиррольного цикла. Образующийся цвиттер-ион II стабилизируется взаимодействием с еще одной молекулой бензиламина.

• Взаимодействие с алифатическими аминами Реакция 4-хинолонов 4а, в, г, з с гидрохлоридом метоксиамина (1:5) протекает с образованием метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов 6 а-г. Реакция проводилась в этаноле и для соединения 4г был выделен метил 3-[(этоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилат бв.

6: И2 = И3 = Н (а); 1*'= И2 = Н, К3 = Ме (б); Н, Л2 = К3 = Ме (в); К'= Вг, К2 = К3 = И

(г).

Для соединений данной структуры можно предположить существование в виде двух изомеров 2 и Е, сигналы протонов которых действительно

наблюдаются для соединений 6а, в, г в спектрах ЯМР Н в растворах ДМСО (в соотношениях 1.3:1, 5:1,2:1).

,оаь

2.2.2 Взаимодействие с бинуклеофилами

2.2.2.1 Взаимодействие с ГЧ,1Ч-нуклеофилами

• Взаимодействие с о-фенилендиамином

Реакция между метил 3-бензоил-6-метил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатом и о-фенилендиамином в диоксане в соотношении реагентов 1:1 при кипячении в течение 17 ч не привела к образованию продукта, был выделен исходный метил 4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилат.

• Взаимодействие с этилендиамином

4-Хинолоны 4 а, б, д, з, с, ак легко взаимодействуют с этилендиамином (1:1) с образованием 11 Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидро-1#-

имидазо[2',Г:5,1]пирроло[3,4-£]-хинолин-5,11-дионов 7а-е. Механизм данного взаимодействия может быть представлен по аналогии с вышеописанным для бензиламина.

оо о

И' о

4 а, б, д, з, с, як 7 а-е (50-71 %)

10: Л1 = РЬ, Я2 = И3 = Н (а); К2 = Ме, К3 = Н (б); И2 = Н, И3 = ОМе (в); И2 = Вг, К3 = Н (г); Я1 = л-МеС6Н4, И2 = Ме, I*3 = II (д); Я1 = С4Н38, 1}! = К, К3 = 11 (е). • Взаимодействие с о-амииобензиламином

Реакция 4-хинолонов 4а, в, е, з с о-аминобензиламином (1:1) протекает легко, и с хорошими выходами образуются 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3,,2':3,4]пирроло[2,1-6]хиназолин-6,14-дионы 8 а-г.

8 а-г (48-95%)

К1 = К2 = II (а); К1 = II, И2 = Ме (б); К1 = Вг, И2 = Н (в); Л1 = С1, Л2 = Ме (г).

2.2.2.2 Взаимодействие с 0,1Ч-нуклеофнламн

• Взаимодействие с 0-амннофенолом

Реакция метил 3-бензоил-6-бром-4-оксо-1,4-дигидро-2-

хинолинкарбоксилата с о-амииофенолом при кипячении в диоксане не привела к образованию продукта.

• Взаимодействие с гидроксиламином

4-Хинолоны 4а, б, г, з, ае взаимодействуют с гидрохлоридом гидроксиламина, очевидно, через образование неустойчивого оксима с образованием 1-(гет)арил-4#-[1,2]оксазино[5,4-Ь]хинолин-4,10(5//)-дионов 9а-е, структура которых подтверждена данными РСА на примере соединения 9в (рис. 2).

9 а-е (45-77'/. (метод А) 70-96% (метод Б))

9: Я1 = РЬ, Я2 = Я3 = Я4 = Н (а); Я2 = Ме, Я3 = Я4 = Н (б); Я2 = Н, Я3 = Я4 = Ме (в); Я2 = Вг, Я3 = Я4 = Н (г); Я1 = С4Н38, Я2 = Я3 = Я4 = Н (д).

Рис. 2. Структура соединения 9в согласно данным РСА

Рис. 3. Структура соединения Юг согласно данным РСА

• Взаимодействие с этаноламином

Взаимодействие метил 1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов 4а-г, з, к, с, щ, я, аи, ал с этаноламином в диоксане (1:1) в присутствии уксусной кислоты приводит к образованию 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-

тетрагидрооксазоло[2',3':2,1]пирроло[4,3-6]хинолин-5,11-дионов 10а-к, структура которых была подтверждена данными РСА на примере соединения Юг (рис. 3).

10а-к (56-80%)

10: И1 = РИ, К2 - И1=И4 = Н (а); И2 = Ме, Я3=Я4 = Н (б); К2 = Я3= Н, И4 = Ме (в); К1 = Н, К3 = К" = Ме (г); К2 = Вг, Я3=Я4 = Н (д); Я2 = Р, Я3 = Я4 = Н (е); а1 = л-МеС4Н4, И2 = Ме, И3=Л4 = Н (ж); Л1 = л-ВгСбН4, Я2 = Р, Я3= Я4 = Н (з); Л1 = л-С1С6Н4, К2 = Вг, 1*'= Я4 = Н (и); К1 =

С4Н38, К2 = К, К3 = Я4 = II (к).

Механизм данного взаимодействия можно представить, например, через образование 3-оксазольного производного, N11 группа которого атакует карбонильный атом углерода метоксикарбонильного фрагмента с образованием пиррольного цикла.

При кипячении 4-хинолонов с этаноламином в среде пропанола-2 (1:4) получены 1-(гет)арил-2-(2-гидроксиэтил)-1-[(2-гидроксиэтил)амино)]-1#-

пиррол[3,4-6]хинолин-3,9(2Я,4Я)-дионы 11 а-л. о о

к Ш2(СН2)2ОН ОМе

4 я-в, д, з, к, р, ч, ш, ам

И а-л (46-87%)

11: К1 = Р11, Я2 = Я3= Я4 = Н (а); Я2 = Ме, Я3= Я4 = Н (б); Я2 = Н, Я3 = Я4 = Мс (в); Я2 = Я3 = Н, Я4 = ОМе (г); Я2 = Вг, Я3 = Я4 = Н (д); Я2 = С1, Я3= Я* = Н (е); Я2 = Р, Я3=Я4 = Н (ж); Я1 = 4-МеСбН4, Я2 = Я,= Я4 = Н (з); Я1 = 4-ВгСбН4, Я2 = Ме, Я3= Я4 = Н (и); Я1 = 4-ВгС<Н,, Я2 = Я3 = Н, Я4 = Ме (к); Я1 = С4НэО, Я2 = Ме, Я3 = Я4 = Н (л).

Протекание взаимодействий 4-хинолонов 4 с этаноламином осложняется тем, что в растворах легко осуществляются равновесные превращения. Так, из соединения 116 при кипячении в этаноле образуется смесь продуктов 11м и 106, а в диоксане образуется соединение 106. Кроме того, соединение 11м может образовываться при кипячении соединения 106 в этаноле.

HtOH

I_1.4-Ди океан

Глава 4. Биологическая активность синтезированных соединений 4.1 Изучение противомикробной активности.

Противомикробную активность 100 синтезированных соединений изучали на кафедре микробиологии ПГФА методом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде. Для всех исследуемых соединений были определены минимальные подавляющие концентрации (МПК) в отношении фармакопейных штаммов: S. aureus АТСС 6538-Р, £ coll АТСС 25922, С. albicans АТСС 885-653. В качестве препарата сравнения использовали диоксидин и флуконазол.

• Метил 2-ариламино-4-оксо-2-2-бутеноаты и 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионы 1

Всего было протестировано 42 соединения (1а-д, з, к, л, м-ф, ч-я, аб-ал, ан-ап, ас-аф, ац-ач) (табл. 1). Найдено соединение 1ач, обладающее высокой противомикробной активностью (МПК - 2мкг/мл) и соединение 1а, обладающее средней активностью (МПК - 62 мкг/мл) в отношении изученных штаммов. Остальные соединения в данном ряду проявили низкую бактериостатическую активность в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов (МПК 125-1000 мкг/мл).

Введение в оксобутеноаты гетерильного R1 вместо арильного приводит к понижению активности (соединение 1а по сравнению с 1аи, 1м по сравнению с 1ао, 1ат). Для соединений 1, содержащих в R3 = CI, Вг или 1 в целом наблюдается повышение активности. Наиболее активное соединение 1ач имеет R1 = R2 = МеС6Н4 и R3 = 2,4-С!2СбНз. Сочетание данных структурных фрагментов, по-видимому, обеспечивает его активность.

• Метил 2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1Я-пиррол-2-карбоксилаты

2

Всего было протестировано 19 соединений (За-в, д-е, з, м, р, с, т, у, ф, ч, ш, э, я, аб-аг) (табл. 2). Данные соединения менее активны в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, чем исходные метил 2-ариламино-4-оксо-2-2-бутеноаты (например, в сравнении 1ач и Зр, 1щ и Зс) и относятся к веществам с низкой бактериостатической активностью (МПК 1251000 мкг/мл). Самое активное соединение Зз содержит тог же дихлорфенильный фрагмент, что и самое активное вещество предыдущего ряда 1ач.

Таблица 1

Противомикробная активность метил 2-ариламино-4-оксо-2-2-бутеноатов и 2-

ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов 1

о ыня5

№ Я' К1 МПК, мкг/мл

5. аигеиз Е. соН

1а РЬ ОМе РЬ 62 62

Ь РЬ ОМе 4-1СсН4 1000 125

1л РЬ ОМе 4-ВГС6Н4 500 500

1м РЬ ОМе 4-РС6Н4 125 125

1у 4-МеСбН4 ОМе 4-МеСг,Н4 125 125

1ф 4-МеС6Н4 ОМе 4-РС5Н4 125 125

1ч 4-ЕЮС6Н4 ОМе 2,3-Ме2С6Н3 125 125

101 4-ЕЮС(,Н„ ОМе 4-ВгС6Н4 125 125

1аб 4-С1С6Н4 ОМе РЬ 500 125

1ав 4-С1С6Н4 ОМе 2,3-МегСбНз 500 500

1аж 4-С!С6Н4 ОМе 4-С02Е1СлН4 500 500

1аи С4Н38 ОМе с6н5 1000 1000

1ал С4Н}8 ОМе 4-ВГС6Н4 1000 125

1ао С4НЗ8 ОМе 4-РСйН4 500 1000

1ат С4Н30 ОМе 4-РС6Н4 1000 1000

1аф (-Ви ОМе 4-РС6Н4 500 125

1ач 4-МеСсН4 4-МеС«Н4 2,4-С12С«НЗ 2.0 2.0

диоксидин 62.5-1000 3.9-62.5

Здесь и далее в таблицах приводятся данные по самым активным или упоминаемым в обсуждении веществам

• Метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилаты, и их кислоты 4

Всего протестировано 20 соединений (4а, в, г, ж, з, к, м, р, ф, ч, ш, ю, я, аа, ае, аж, аз, ак, ал, ас) (табл. 3). Представленные соединения не активны или проявляют низкую бактериостатическую активность. Среди имеющегося ряда можно выделить 3 наиболее активных соединения (4а, з, ас), причем активность носит избирательный характер. Хинолоны, активные по отношению к культуре С.а1Ысапз (4з, ас), не активны по отношению к культуре Б.аигеиз и Е.соИ и, наоборот.

Таблица 2

Противомикробная активность метил 2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1Я-пиррол-2-карбоксилатов 2

№ R1 R2 МПК, мкг/мл

5. aureus К coli

3i Ph 2,4-С12С6Н3 250 500

Зр 4-ЕЮС6Нч 2,3-Ме2СлН3 1000 1000

Зс 4-ЕЮС6Н4 4-ВгС(1Н4 1000 1000

Зт 4-ЕЮС6Н4 2,4-С12Сг,Нз 500 500

Зав c4h3s 4-ВгС6Н4 500 1000

диоксидин 62.5-1000 3.9-62.5

Таблица 3

Противомикробная активность метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов и их кислот 4

№ R' R1 R1 R4 R МПК, мкг/мл

S. aureus B.coli С. albicans

4а Ph OMe H H H 1000 125 н/а

4ж Ph OMe I H H 1000 1000 500

4з Ph OMe Br H H 1000 1000 125

4м Ph OMe C02Et H H 500 1000 1000

4аз c4h3s OMe Br H H 1000 500 500

4ак c4h3s OMe F H H н/а 1000 500

4 ал c4h3s OMe C02Et H H н/а 1000 1000

4ас Ph OH C02H H H 1000 1000 125

диоксидин 62.5-1000 3.9-62.5

флуконазол 16-32

Продукты модификации 4-хинолонов - пирролохинолиндионы 11а-в, д-м и оксазинохинолиндионы 9 а-г имеют МПК по отношению к изучаемым культурам 500-1000 мкг/мл. Имидазо- и оксазолопирролохинолиндионы 7а, г, 10а, б, г являются неактивными по отношению к S.aureus, E.coli, С.albicans.

4.2 Изучение противотуберкулезной активности.

Биологические испытания полученных соединений проводились в Институте туберкулезных исследований при Университете Иллинойса в Чикаго, США. Антитуберкулезную активность синтезированных соединений определяли в условиях активного роста микроорганизмов (тест МАВА - Microplate Almar blue assay). В качестве контроля использовали рифампицин. Процент ингибирования определяли для концентрации вещества 100 ммоль/л.

• метил 4-(гет)арил-2-ариламино-4-оксо-г-2-бутеноаты (1а-аф) и 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионы (1ах-ач)

В данном ряду найдено 6 веществ, обладающих выраженным туберкулостатическим действием (1 а, о, х, аж, ак, an) (табл. 4).

Введение в заместитель R3 этоксикарбонильной группы однозначно благоприятно, независимо от характера заместителя R1. У всех четырех подобных соединений (1о, аж, an, ау) ингибирование микобактерий высокое, у трех больше 90%, у одного больше 70%. Введение метальных заместителей так же благоприятно сказывается на ингибировании и тоже не зависит от природы заместителя R1 (Исключение составляет соединение lap). У всех соединений, имеющих в заместителе R3 одну, две или три метальных группы (или метоксильную для 1е) ингибирование более 50%. Причем ди- и триметильные соединения более активны, чем монометильные (соединения 16,1в и 1г). Влияние положения метальной группы носит неоднозначный характер. Для пары 16 и 1в о-метильное производное менее активно, чем и-производное, а для пары 1э и 1ю, наоборот.

Введение галогена в аминоарильный фрагмент носит скорее случайный характер, чем является закономерностью и зависит от природы галогена. Можно предположить, что на активность таких соединений влияет именно сочетание галогена и заместителя R1. Хлорзамещенные соединения 1 неактивны и два атома хлора однозначно инактивируют молекулу енамина (соединения 1н и 1а). Однако же соединение 1ач проявляет ингибирование более 70%. Данный факт может быть объяснен, например, тем, что активность таких соединений зависит от сочетания заместителей R1, R2, R3. Так же напрашивается вывод том, что введение благоприятного для активности молекулы метального заместителя «исправляет» нивелирующий характер атома хлора (1ж и 1н). Причем можно предположить, что метальный радикал может быть введен не только в аминоарильный фрагмент, но и в ароильный, что как раз и объяснит активность соединения 1ач.

Введение атома брома в целом не приводит к увеличению процента ингибирования (из 8 соединений, содержащих атом брома в различных положениях, 5 не проявляют заметной активности). Однако напрашивается вывод

о влиянии положения атома брома в аминоарильном фрагменте. Так, м-бромпроизводные проявляют ингибирование более 70%, тогда как п- и о-бромпроизводные неактивны (соединения 1к и 1и, 1л; 1ам и 1ал).

Введение атома фтора в аминоарильный фрагмент скорее неблагоприятно (из 10 соединений 6 неактивны). Исправляет положение введение атома брома в арильный фрагмент, но именно в ^-положение (соединение 1аа), п-бромпроивзодное 1я неактивно. Небольшое (57%) ингибирование проявляет производное 1р с трифторметильным заместителем. Иодзамещенное соединение 1з неактивно.

Из 18 соединений с Я1 = РЬ активны 12. В целом для енаминов благоприятными заместителями И.' являются С4Н38 (из семи соединений два проявляют ингибирование более 90% (1ак, ап) и одно - 85.6% (1 ам)), 4-А1кС6Н4 (из 7 веществ активны 6: 1х, у, ц, ч, ац, ач), 4-С1С6Н4 (из 6 веществ активны 3: 1аб, 1ав, 1аж).

Таблица 4

Противотуберкулезная активность метил 4-(гет)арил-2-ариламино-4-оксо-7-2-бутеноатов 1а-аф и 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов 1ах-ач

О 1МНР?

№ я1 Я Ингибирование, % М. 1иЬегси1о$1з

1а РЬ ОМе РЬ 95

16 РЬ ОМе 2-МеС6Н4 58

1в РЬ ОМе 4-МеСг,Н4 72

1г РЬ ОМе 2,3-Ме2С6Н3 88

1д РЬ ОМе 2,4,6-Ме3Сг,Н3 88

1с РЬ ОМе 2-МеОС6Н4 71

1ж РЬ ОМе 2-Ме-4-С1С(Нз 73

1з РЬ ОМе 4-1С,Н4 29

1и РЬ ОМе 2-ВГС6Н4 28

1к РЬ ОМе З-ВгСЛ 70

1л РЬ ОМе 4-ВгС6Н4 33

1н РЬ ОМе 2,4-С12Сг.Нз 8

1о РЬ ОМе 4-С02ЕЮг,Н4 97

1р РЬ ОМе 3-СРзСг»Н4 57

1у 4-МеС6Н4 ОМе 4-МеСс,Н4 61

1х 4-МеС6Н4 ОМе 15-краун-5 94

1ц 4-ЕС6Н, ОМе 4-РС6Н4 54

1ч 4-ЕЮС,.Н4 ОМе 2,3-Ме2Сг,Н3 86

1э 4-ВГС6Н4 ОМе 4-МеС,,Н4 56

110 4-ВгСбН, ОМе 2-МеСсН4 78

1я 4-ВгС6Н4 ОМе 4-РС6Н4 32

1 аа з-вгед ОМе 4-ГС(,Н4 75

1аб 4-С1СгЛ4 ОМе РЬ 63

1ав 4-С1Сс,Н4 ОМе 2,3-Ме2С6Нз 70

1аж 4-С1Сг,Н4 ОМе 4-С02Е1Сг,Н4 92

1ак С4НЗ8 ОМе . 4-МеС6Н4 93

1ал ОМе 4-ВГСйН4 36

1ам С4Н38 ОМе 3-ВгСс,Н4 86

1ап С4Нз8 ОМе 4-С02ЕС6Н4 94

1ар С4Н30 ОМе 4-МеСг,Н4 45

1ау с4н3о ОМе 4-С02Е(С6Н4 76

1ац 4-МеС6Н„ 4-МеСг,Н4 2-Вг-4,6-Ме2Сг,Н2 80

1ач 4-МеС6Н4 4-МеС<;Н4 2,4-С12Сг,Нз 78

рифампицин 100

При переходе от метил 4-(гет)арил-2-арилами1го-4-оксо-2-2-бутеноатов (1а-аф) и 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов (1ах-ач) к метил 2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-1//-пиррол-2-карбоксилатам 3 наблюдается полная потеря активности. Из исследованных 39 соединений (За-з, к-ам) заметную активность проявляют 2 соединения (3 аж, аи (51 и 50% соответственно)).

• метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилаты 4 В данном ряду наблюдаются вещества, проявляющие туберкулостатическую активность (4х, аа, ав) (табл. 5). Примечательно, что активность соединений 4 или высокая (ингибирование составляет более 90%) или низкая (ингибирование 0-30%). Средних значений практически не наблюдается.

Самые активные соединения в качестве Я1 содержат и-ЕЮСбН4 (4х), или п-С1СбН4 (4аа, 4ав). Введение атома галогена, а именно брома или хлора в карбоцикл 4-хинолоновой системы приводит к увеличению активности (4ф и 4х; 4ю и 4аа). Причем два атома хлора лучше, чем один (4ю, аб, ав).

Гидролиз метил 3-фенил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов до соответствующих кислот 4ас, ат (табл. 5), равно как и замена ароильной группы на (метоксиимино)фенилметильную в метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатах 6а, б (процент ингибирования - 0) не приводит к более активным соединениям.

Модификация 4-хинолонов 4 с помощью этаноламина, этилендиамина, гидроксиламина, приводящая к новым гетероциклическим системам - 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидрооксазоло[2',3':2,1]пирроло[4,3-6]хинолин-5,11-дионам 10а-к, 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидро-1#-

имидазо[2',Г:5,1]пирроло[3,4-6]хинолин-5,11-дионам 7а-е, 1-(гет)арил-4#-[1,2]оксазино[5,4-А]хинолин-4,10(5Я)-дионам 9а-д - сопровождается полной

потерей активности. Из 22 исследованных соединений нет ни одного, чье ингибирование бы превышало 50%.

Таблица 5

Противотуберкулезная активность метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-

хинолинкарбоксилатов и их кислот 4 о

ы'^^соя2

I5

№ Я1 Я2 Я3 Я4 я1 Ингибирование, % М. 1иЬегси1о!пз Пз7Ку

4ф 4-ЕЮСвН4 ОМе Н Ме Ме 1

4х 4-ЕЮС6Н4 ОМе Вг Н н 93

4ю 4-С1С6Н4 ОМе Н Н н 13

4а а 4-С\С(\ 14 ОМе Вг Н н 96

4аб 4-С1С6Н4 ОМе С1 Н н 8

4ав 4-С1С6Н4 ОМе С1 Н С1 89

4ас РЬ ОН со2н Н н 14

4ат РЬ ОН Вг н н 6

рифампицин 100

Введение пиррольного фрагмента, содержащего различные заместители, показывает интересные результаты (табл. 6). Под данную формулу объединены представители трех рядов, производные бензиламина, о-аминобензиламина, этаноламина. Тогда как соединения 11а-м не активны (процент ингибирования 030), представители ряда 5а-г проявляют высокую активность (соединения 5а, в, г). По видимому, введение в качестве заместителя Я2 гидроксиэтиламинной или этоксильной группировки вместо бензиламинной, а в качестве Я3 гидроксиэтильной вместо бензильной критично сказывается на проявлении данной структурой высокой туберкулостатической активности.

Ингибирование роста микобактерий 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,1-6]хиназолин-6,14-дионами 8а-в, имеющими дополнительные циклы, более 80%, тогда как соответствующие исходные 4-хинолоны (4а, в, з) были неактивны (процент ингибирования 0-10).

Таблица 6

Противотуберкулезная активность 2-бензил-1-(бензиламино)-1-фенил-1Я-пирроло[3,4-6]хинолин-3,9(2Я,4Я)-дионов 5а-г, 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,1-6]хиназолин-6,14-дионов 8а-в

№ R R- RJ R4 R5 R" Ингибирование, % M. tuberculosis H37Rv

5а Ph NHCH2Ph CH2Ph H H H 55

5в Ph NHCH2Ph CH2Ph Br H H 95

5г Ph NHCH2Ph CH2Ph F H ' H 59

8а Ph H H H 86

86 Ph H H Me 80

8в Ph Br H H 93

рифампицин 100

Поскольку микобактерия туберкулеза имеет плотную липидную клеточную стенку, липофильность рассматривается как один из наиболее важных параметров на этапе создания новых противотуберкулезных препаратов. Зависимость между процентом ингибирования роста микобактерий туберкулеза и липофильностью продуктов модификации 4-хинолонов 5а-г, 8а-в, 10а-к, 11а-л представлена на рисунке 4.

100

80

-66-

—40--♦20

♦ ♦

♦ ♦♦♦

-2,00 -1,00

0,00

1,00 2,00 clogP

3,00 4,00 5,00

О 5 а-г S8 а-в • 10 а-к « П а-л

Рис. 4. Зависимость ингибирования роста М. tuberculosis соединениями 5а-r, 8а-в, 10а-к, 11а-л от clog Р

Как представлено на рисунке 4 с увеличением с1о§Р процент ингибирования увеличивается. В области низких значений с^Р (-1-1.5) процент ингибирования веществ 10а-к, 11а-л низкий (менее 40%).

Для соединений 8 а-в оптимальный интервал логарифма липофильности для проявления хорошего подавления роста микобактерий туберкулеза лежит в области 2-3. Поскольку липофильность в большой степени зависит от природы заместителей Я2 и Я3, процент ингибирования роста микобактерий, соответственно, тоже.

Для самых активных веществ (процент ингибирования 90 и более) из всех синтезированных рядов были определены минимальные подавляющие концентрации (табл. 7).

Таблица 7

Минимальные подавляющие концентрации синтезированных веществ

соединение МПК (мкг/мл) clogP соединение МПК (мкг/мл) clogP

1а 27.0 4.08 4аа 33.8 2.64

1о 25.5 5.13 5в 27.0 4.56

1х 46.6 3.92 8в 35.3 2.68

1аж 37.0 5.92 пиразинамид [1] 20-100 -0.68

1ак 29.4 4.36 циклосерин [1] 5-20 -1.19

1ап 17.1 4.91 кларитромицин [2] 16 4.83

4х 16.7 2.44

[1] Zhang, Y. The magic bullets and tuberculosis drug targets / Y. Zhang // Annu.Rev.Pharmacol.Toxicol. -2005. -45. - P. 529-564.

[2] Doucet-Populaire, F. Natural and Acquired Macrolide Resistance in Mycobacteria / F. Doucet-Populaire, K. Bunankova, J. Weiser, J.L. Pernodet // Current Drug Targets - Infectious Disorders. -2002.-2.-P. 365-370.

Как видно из таблицы 7 синтезированные соединения по минимальным подавляющим концентрациям сравнимы с применяющимися в практике противотуберкулезными веществами пиразинамидом, циклосерином, кларитромицином.

4.3 Определение токсичности синтезированных соединений

Испытания проводили в Естественно-научном институте при Пермском государственном университете. Токсичность некоторых из наиболее активных соединений (1а, 1ач, 4х, 5в и 8в) изучали на беспородных мышах обоего пола массой 18-24 г. Каждую дозу соединения испытывали на шести животных. Соединение вводили внутрибрюшинно в виде взвеси в 2% крахмальном растворе

из расчета 0.1 мл на 10 г массы животного, однократно, после чего животные находились под наблюдением 14 суток. Показателем токсичности служила доза, вызывающая к концу опыта гибель 50% животных (LDSo). Установлено, что LD50 данных соединений выше 1000 мг/кг.

Выводы

1. Установлено, что реакция метил 3-ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с бензиламином протекает с образованием неописанных ранее 2-бензил-1 -(бензиламино)-1 -фенил-1 //-пирроло[3,4-6]хинолин-3,9(2#,4//)-дионов, с гидрохлоридом метоксиамина - с образованием метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов.

2. Взаимодействие метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с этилендиамином и о-аминобезниламином является удобным способом получения новых тетра- и пентациклических систем, содержащих 4-хинолоновый фрагмент - 11 Ь-(гет)арил-2,3,6,11 Ь-тетрагидро-1Я-имидазо[2',Г:5,1]пирроло[3,4-6]-хинолин-5,11-дионов и 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,]-£]хиназолин-6,14-дионов.

3. Реакции метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с гидроксиламином приводят к б-аннелированию с образованием трициклических систем - 1-(гет)арил-4Я-[1,2]оксазино[5,4-й]хинолин-4,10(5//)-дионов.

4. Показано, что протекание взаимодействия метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с этаноламином зависит от соотношения реагентов, природы растворителя, температуры проведения реакции. При взаимодействии компонентов 1:1 синтезированы 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидрооксазоло[2',3':2,1]пирроло[4,3-6]хинолин-5,11-дионы; при взаимодействии 1:2 - 1-(гет)арил-2-(2-гидроксиэтил)-1-[(2-гидроксиэтил)амино)]-1Н-пиррол[3,4-6]хинолин-3,9(2Я,4Я)-дионы.

5. Разработаны методы синтеза, отличающиеся хорошей воспроизводимостью, не требующие специальных условий и позволяющие получать целевые продукты с хорошими выходами. Синтезировано 200 неописанных в литературе соединений, структура которых подтверждена данными ИК, ЯМР 'Н спектров, данными РСА.

6. Изучена противомикробная активность у 100 синтезированных соединений, противотуберкулезная активность у 178 соединений. Выявлены некоторые закономерности соотношения «структура - активность», которые могут быть использованы в дальнейшем целенаправленном поиске биологически активных веществ в ряду производных метил 4-(гет)арил-2-ариламино-4-OKCo-Z-2-бутеноатов, 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов, замещенных 4-хинолонов и продуктов их модификации.

7. Выявлены вещества, перспективные для дальнейшего углубленного изучения с целью внедрения в клиническую практику: 2-(2,4-дихлоранилино)-1,4-бис(4-метилфенил)-2-бутен-1,4-дион 1ач с высокой противомикробной активностью в отношении штаммов S. aureus, Е. Coli,

метил 2-анилино-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат la, метил 6-бром-3-(4-этоксибензоил)-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилат 4х, 2-бензил-1-(бензиламино)-7-бром-1-фенил-1Я-пирроло[3,4-А]хинолин-3,9(2Я,4Я)-дион 5в, 2-бром-1 За-фенил-5,8,13,1 За-тетрагидрохино [3 ',2':3,4]пирроло[2,1 -¿]хиназолин-6,14-дион 8в с высокой туберкулостатической активностью.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Красных, О.П. Термолитические реакции замещенных 4,5-диацил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов: новые данные / О.П. Красных, H.A. Девяткина, A.A. Ботева, А.Н. Масливец // Тезисы докладов Третьего Всероссийского симпозиума по органической химии «Стратегия и тактика органического синтеза». - Ярославль. - 2001. - С. 31.

2. Красных, О.П. Термолиз и сонолиз 4-ацил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов / О.П. Красных, P.M. Ишметова, H.A. Конюхова, Л.С. Косвинцева, А.Н. Масливец, A.A. Ботева // Перспективы развития естественных наук в высшей школе : труды международной научной конференции. - Пермь. -2001.-С. 132.

3. Ботева, A.A. Синтез и острая токсичность производных 4-хинолона / A.A. Ботева, О.П. Красных, С.Ю. Солодников // Тезисы докладов Четвертого Всероссийского симпозиума по органической химии «Органическая химия - упадок или возрождение?». - Москва - Углич. - 2003. — С. 22.

4. Ботева, A.A. Синтез новых биологически активных соединений / A.A. Ботева, И.В. Солова, Т.Н. Морозова, A.B. Черепанов, Д.А. Иванов, М.П. Палагина, О.П. Красных // Материалы Международной научно-практической конференции «Фармация и здоровье». - Пермь. - 2005. - С. 58.

5. Ботева, A.A. Синтез и биологическая активность производных 4-хинолона / A.A. Ботева, О.П. Красных // Новые лекарственные средства: успехи и перспективы. - Уфа: Гилем. - 2005. - С. 21-22.

6. Ботева, A.A. Новые производные 4-хинолонов / A.A. Ботева, О.П. Красных, П.А. Слепухин // Материалы Российской научно-практической конференции, посвященной 70-летию ПГФА «Достижения и перспективы в области создания новых лекарственных средств». - Пермь. - 2007. - С. 1012.

7. Дубровина, С.С. Поиск новых отечественных дезинфицирующих средств / С.С. Дубровина Т.Ф. Одегова, В.В. Новикова, М.В. Томилов, Е.Н.Федоренко, A.A. Ботева // Материалы Российской научно-практической конференции, посвященной 70-летию ПГФА «Достижения и перспективы в области создания новых лекарственных средств». — Пермь. - 2007. - С. 328330.

8. Ботева, A.A. Синтез, модификации и биологическая активность замещенных 4-хинолонов / A.A. Ботева, О.П. Красных // Вестник Пермской государственной фармацевтической академии. - 2007. - №2. - С. 24-30.

9. Дубровина, С.С. Поиск биологически активных веществ среди метиловых эфиров 2-(гет)ариламино-4-оксо-7,-2-бутеновых кислот и продуктов их

модификаций / С.С. Дубровина, Т.Ф. Одегова, A.A. Ботева, О.П. Красных // Вестник Пермской государственной фармацевтической академии. - 2007. -№2. - С. 47-50.

10.Ботева, A.A. Синтез и противомикробная активность метил З-ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов / A.A. Ботева, О.П. Красных, М.В. Томилов, М.И. Вахрин, Е.Б. Бабушкина, Т.Ф. Одегова // Башкирский хим. журн. - 2007. - т. 14, №3.. с. 32-37.

11.Krasnykb, О.Р. Antituberculosis activity of compounds containing 1.4-dioxo-2-butene moiety / O.P. Krasnykh, N.M. Igidov, A. A. Boteva, A.V. Miljutin, S. G. Franzblau, В. Wan, Y. Wang, D.H. Miles, S.Yu. Solodnikov, K. Rukseree // International symposium on advances in synthetic and medicinal chemistry. - St. Petersburg. - 2007. - P. 339.

12. Krasnykh, O. P. To a synthesis of substituted 4-quinolones / O. P. Krasnykh, A. A. Boteva, V. I. Filjakova, N. S. Boltachova, V. N. Charushin, Y. Wang, B. Wan, S. G. Franzblau // Abstracts of Papers, 235th ACS National Meeting. - New Orleans, LA, United States. - 2008. - P. MEDI-228.

13.Ботева, A.A. Синтез и противомикробная активность метиловых эфиров 2-(гет)ариламино-4-оксо-2-2-бутеновых кислот, их структурных аналогов и продуктов превращений / A.A. Ботева, О.П. Красных, С.С. Дубровина, М.И. Вахрин, Е.Б. Бабушкина, Т.Ф Одегова, И.В. Солова // Хим.-фармац. журн. -2008.-т. 42, №8. - С. 12-15.

14.Ботева, A.A. Поиск новых противотуберкулезных средств / A.A. Ботева, О.П. Красных, Б. Ван, С. Г. Францблау // Фармация. - 2008. - №7. - С. 4952.

Подписано в печать 20.10.2008 Формат 60*84/16. Набор компьютерный. Бумага ВХИ. Тираж 100 экз. Усл. печ. 1,5 л. Заказ № 264 /2008.

Отпечатано на ризографе в типографии ГОУ ВПО ПГФА 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 46, тел./факс. 8-901-266-59-37

Актуальность темы.

Размер финансовых и временных затрат на создание нового лекарственного препарата заставляет ценить полученные результаты не только как таковые — т.е. собственно лекарство, - но и всю совокупность информации, которая суммируется в ходе работ. В связи с этим перспективным направлением остается поиск новых применений известным лекарственным препаратам или их ближайшим аналогам. Работа с известной базовой структурой в этом случае позволяет с большей вероятностью прогнозировать токсичность соединений и фармакокинетические аспекты их поведения. Этот момент является весомым аргументом поиска биологической активности в ряду соединений, являющихся прямыми аналогами известных лекарств, по сравнению с внедрением соединений, имеющих совершенно новые структуры, данные по токсичности и фармакокинетике которых на животных не системны, а на людях - отсутствуют.

Ярким примером такого рода подхода являются работы по созданию лекарственных препаратов, содержащих 4-хинолоновый фрагмент. 4-Хинолоны нашли применение в медицинской практике в качестве антибактериальных средств широкого спектра действия. Кроме антибактериальной 4-хинолоны обладают и другими видами активности: противоопухолевой, антипротозойной, противомалярийной, противовирусной активностью. Это заставляет продолжать исследования данных соединений, искать новые методы их синтеза, совершенствовать известные. Синтез 4-хинолонов из 4-ацил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов составляет альтернативу уже имеющимся методам синтеза. Он дает богатый материал для исследований, благодаря доступности исходных соединений, возможности введения широкого спектра заместителей как в гетероциклическое, так и в ароматическое кольцо. Получаемые данным методом 4-хинолоны содержат ацильный и метоксикарбонильный фрагменты, что позволяет модифицировать молекулу и выходить на новые классы органических веществ, содержащих 4-хинолоновый фрагмент. Исследование соотношений «структура — активность» дает возможность целенаправленного синтеза веществ с нужным биологическим действием.

Цель работы. Целью данного исследования является синтез новых биологически активных 4-хинолонов и продуктов их превращений через ' синтез промежуточных биологически активных продуктов - производных ацилпировиноградных кислот.

Задачи исследования: 1. Синтез функционально замещенных 4-хинолонов. 2. Изучение реакций синтезированных 4-хинолонов с О, N-нуклеофилами. 3. Поиск среди полученных соединений биологически активных веществ. 4. Изучение зависимости «структура - активность» полученных 4-хинолонов и продуктов их превращений, а также промежуточных продуктов (метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фениламино- Z-2-бутеноатов, метил 1-арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-Ш-пиррол-2-карбоксилатов).

Научная новизна.

Синтезированы и охарактеризованы 200 ранее не описанных в литературе соединений.

Впервые изучены взаимодействия метил 4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с нуклеофильными реагентами моноэтаноламином, гидроксиламином, метоксиамином, бензиламином, о-аминобензиламином, этилендиамином), приводящие к образованию неизвестных ранее гетероциклических систем, содержащих 4-хинолоновый фрагмент.

Проведено изучение противомикробной активности метил 4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов, продуктов их модификации, промежуточных продуктов (метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фениламино- Z-2-бутеноатов, метил 1 -арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро

1//-пиррол-2-карбоксилатов) и впервые - противотуберкулезной активности синтезированных соединений. Выявлены вещества, обладающие выраженным противомикробным и противотуберкулезным действием. Установлены зависимости соотношения «структура — активность».

Практическая ценность. Разработаны методы синтеза замещенных 11 Ь-(гет)ари л-2,3,6,11 b-тетрагидрооксазол о [2', 3': 2,1 ] пирроло [4,3 -6]хинолин-5,11-дионов, 1-(гет)арил-2-(2-гидроксиэтил)-1-[(2гидроксиэтил)амино)]-1//-пирроло[3,4-6]хинолин-3,9(2/7,4//)-дионов, 1-(гет)арил-4#-[1,2]оксазино[5,4-Ь]хинолин-4,10(5/^)-дионов, метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2хинолинкарбоксилатов, 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидро-1//имидазо [2', Г: 5,1 ]пирроло [3,4-6] -хино л ин- 5,11 - дионов, 2-бензил-1 бензиламино)-1 -фенил- 1Я-пирроло[3,4-6]хинолин-3,9(2#,4//)-дионов, 13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,1-^]хиназолин-6,14-дионов. Разработанные методы просты по выполнению, позволяют получать соединения с заданной комбинацией заместителей и могут быть использованы в качестве препаративных. В ходе работы синтезировано 200 не описанных в литературе соединений. 100 соединений было протестировано на противомикробную активность, 178 - на противотуберкулезную активность. Выявлены зависимости «структура -активность», которые будут использованы в дальнейшей работе по синтезу биологически активных веществ. Найдено 1 вещество с высокой противомикробной активностью в отношении штаммов S. aureus, Е. coli и 10 веществ в отношении М. tuberculosis.

Публикации. По материалам работы опубликовано 13 работ: 2 статьи в центральной печати, 11 статей и тезисов докладов в сборниках конференций различного уровня. Поданы 2 заявки на выдачу патентов РФ.

Апробации. Результаты работы доложены на: Третьем Всероссийском симпозиуме по органической химии «Стратегия и тактика органического синтеза» (Ярославль, 2001), международной научной конференции «Перспективы развития естественных наук в высшей школе» (Пермь, 2001), Четвертом Всероссийском симпозиуме по органической химии «Органическая химия - упадок или возрождение?» (Москва -Углич, 2003), международной научно-практической конференции «Фармация и здоровье» (Пермь, 2006), Пятом Всероссийском научном семинаре «Химия и медицина» (Уфа, 2005), International symposium on advances in synthetic and medicinal chemistry (St. Petersburg, 2007), 235th ACS National Meeting, (New Orleans, LA, United States, 2008).

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (№ государственной регистрации 01.9.50 007419).

Структура и объем работы. Работа общим числом 187 страниц машинописного текста состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов собственных исследований, изучения биологической активности, экспериментальной части, содержит 20 таблиц, 4 рисунка. Список литературы включает 164 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. На защиту выносятся:

1. Результаты синтеза новых 3-(гет)ароил-4-оксо-1,2-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов, продуктов их модификации с помощью моно- и бинуклеофилов; исходных метил 4-оксо-4-(гет)арил-2-фениламино-2-2-бутеноатов, метил 1-арил-3-(гет)ароил-4,5-диоксо-4,5-дигидро- 1//-пиррол-2-карбоксилатов, метил 1 -арил-3-(гет)ароил-2,4-дигидрокси-5-оксо-2,5-дигидро-177-пиррол-2-карбоксилатов.

2. Установление структуры полученных соединений на основании данных ЯМР1!! и ИК спектроскопии, данных PC А.

-73. Результаты изучения биологической активности синтезированных соединений, изучение соотношения «структура — активность» в рядах полученных соединений и выявление перспективных направлений дальнейших исследований. Автор выражает благодарность зав. кафедрой физики и математики, доц. М.И. Вахрину за снятие спектров ЯМР1!!, научному сотруднику РИЦ «Фарматест» Е.Б. Бабушкиной за снятие РЖ спектров, зав. кафедрой микробиологии, проф. Т.Ф. Одеговой и ассистентам этой кафедры М.В. Томилову и С.С. Дубровиной за проведение противомикробных испытаний синтезированных соединений, доц. Солодникову С.Ю. за определение токсичности, старшим научным сотрудникам Института органического синтеза им. И.Я. Постовского (г. Екатеринбург) М.И. Кодессу за снятие ЯМР'Н спектров, JI.H. Баженовой за проведение элементорганического анализа, П.А. Слепухину за выполнение рентгеноструктурного анализа, сотрудникам Института Туберкулезных исследований при Университете Иллинойса в Чикаго (США) и его директору С.Г. Францблау за проведение противотуберкулезных исследований.

Выводы

1. Установлено, что реакция метил 3-ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с бензиламином протекает с образованием неописанных ранее 2-бензил- 1-(бензиламино)-1 -фенил-\Н-пирроло[3,4-6]хинолин-3,9(2/7,4//)-дионов, с гидрохлоридом метоксиамина - с образованием метил 3-[(метоксиимино)фенилметил]-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов.

2. Взаимодействие метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с этилендиамином и о-аминобезниламином является удобным способом получения новых тетра- и пентациклических систем, содержащих 4-хинолоновый фрагмент -11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидро-1 Яимидазо[2',Г:5,1]пирроло[3,4-6]-хинолин-5,11-дионов и 13а-фенил

5,8,13,13а-тетрагидрохино[3',2':3,4]пирроло[2,1-^]хиназолин-6,14дионов.

3. Реакции метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с гидроксиламином приводят к Ъ-аннелированию с образованием трициклических систем - 1-(гет)арил-4//-[1,2]оксазино[5,4-Ь]хинолин-4,10(5//)-дионов.

4. Показано, что протекание взаимодействия метил 3-(гет)ароил-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилатов с этаноламином зависит от соотношения реагентов, природы растворителя, температуры проведения реакциии. При взаимодействии компонентов 1:1 синтезированы 11Ь-(гет)арил-2,3,6,11Ь-тетрагидрооксазоло[2',3' :2,1]пирроло[4,3-6]хинолин-5,11 -дионы; при взаимодействии 1:2 - 1-(гет)арил-2-(2-гидроксиэтил)-1-[(2-гидроксиэтил)амино)]-1//-пиррол[3,4-Ь]хинолин-3,9(2/7,4/7)-дионы.

5. Разработаны методы синтеза, отличающиеся хорошей воспроизводимостью, не требующие специальных условий и позволяющие получать целевые продукты с хорошими выходами. Синтезировано 200 неописанных в литературе соединений, структура которых подтверждена данными ИК, ЯМР !Н спектров, данными РСА.

6. Изучена противомикробная активность у 100 синтезированных соединений, противотуберкулезная активность у 178 соединений. Выявлены некоторые закономерности соотношения «структура — активность», которые могут быть использованы в дальнейшем целенаправленном поиске биологически активных веществ в ряду производных метил 4-(гет)арил-2-ариламино-4-оксо-2-2-бутеноатов, 2-ариламино-1,4-диарил-2-бутен-1,4-дионов, замещенных 4-хинолонов и продуктов их модификации.

7. Выявлены вещества, перспективные для дальнейшего углубленного изучения с целью внедрения в клиническую практику: 2-(2,4-дихлоранилино)-1,4-бис(4-метилфенил)-2-бутен-1,4-дион 1ач с высокой противомикробной активностью в отношении штаммов S. aureus, Е. Coli, метил 2-анилино-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат 1а, метил 6-бром-3-(4-этоксибензоил)-4-оксо-1,4-дигидро-2-хинолинкарбоксилат 4х, 2-бензил-1-(бензиламино)-7-бром-1-фенил-1//-пирроло[3,4-/?]хинолин-3,9(2//,4#)-дион 5в, 2-бром-13а-фенил-5,8,13,13а-тетрагидрохино[3\2':3,4]пирроло[2,1-6]хиназолин-6,14-дион 8в с высокой туберкулостатической активностью.