Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Строение, свойства и биологическая активность продуктов ацилирования гидразидов и тиогидразидов карбоновых кислот оксалил- и малонилдихлоридами



На правах рукописи

КУЗЬМИЧ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОДУКТОВ АЦИЛИРОВАНИЯ ГИДРАЗИДОВ И ТИОГИДРАЗИДОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ОКСАЛИЛ- И МАЛОНИЛДИХЛОРИДАМИ.

15.00.02 - Фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ХИМИЧЕСКИХ НАУК

Санкт-Петербург 2009

003476598

Диссертационная работа выполнена в ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии на кафедре органической химии.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Яковлев Игорь Павлович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Севбо Дмитрий Петрович

кандидат фармацевтических наук,

Смирнова Ирина Геннадьевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия»

Защита состоится «22»сентября 2009 г. в «16» часов на заседании Диссертационного Совета Д. 208.088.01 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Пегербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197341, г. Санкт-Петербург, пр. Испытателей, д. 14

Автореферат разослан « О» 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

кандидат фармацевтических наук

Марченко Н. В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Гидразиды и тиогидразиды широко используются в получении различных гетероциклических соединений. Они служат источниками различных оксопиразолинов, окса- и тиадиазолов и -диазинов, и их бен-зо(гетеро)конденсированных аналогов.

Известно, что представители этой группы гетероциклических соединений обладают разными видами биологической активности. Известны вещества с кардиотоническим, антибактериальным, фунгицидным, противовирусным, про-тивопаразитарным, противоопухолевым действием, имеются ингибиторы мо-ноаминооксидаз. Многие 4#-1,3,4-окса(тиа)диазины используются в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами невозможен или многостадиен. Сами тиогидразиды, дитиокарбазаты и их комплексы с ионами металлов обладают антибактериальным и фунгицидным действием, однако они не нашли применения в медицине по причине невысокой избирательности действия и высокой системной токсичности, что вызывает необходимость их химической модификации. Уместно заметить, что среди соединений, имеющих фрагмент N№№1-0=0(5), тиогидразиды распространены значительно меньше в отличие от тиосемикарбазидов. В литературе отсутствуют упоминания и о взаимодействии гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с малонилди-хлоридами, а о реакциях гидразидов и тиогидразидов с оксалилхлоридом, приводящих к получению некоторых производных 1,3,4-окса(тиа)диазинов в лите-|атурс имеются лишь единичные упоминания.

Поэтому реакции ацилирования гидразидов и тиогидразидов этими реагентами представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска новых эффективных и малотоксичных лекарственных субстанций.

Цель работы заключалась в разработке удобных методов синтеза новых биологически активных производных 1,3,4-гетеродиазинов и (гетеро)диазолов а основе взаимодействия гидразидов и тиогидразидов карбоновых кислот с оксалил- и малонилдихлоридами.

Задачи работы включали:

1. Комплексное изучение закономерности процессов гетероциклизации гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалил- и малонилдихлоридами.

2. Исследование взаимодействия 1,3,4-гетеродиазинов с некоторыми нук-леофильными реагентами.

3. Доказательство строения полученных соединений.

4. Квантово-химическая интерпретация экспериментальных результатов, определение возможностей и границ применения статических индексов реакционной способности в прогнозировании синтеза новых 1,3,4-гетеродиазинов и (гетеро)диазолов с заданным строением и свойствами.

5. Исследование антимикробной и некоторых других видов биологической активности и их связи со строением исследуемых веществ.

Научная новизна. Настоящая работа является первым целенаправленным исследованием реакций гидразидов и тиогидразидов ароматических и ге-тероароматических карбоновых кислот с оксалил- и малонилдихлоридами, в ходе которого было синтезировано около 50 ранее неизвестных гетероциклических и ациклических соединений, изучены их строение и свойства.

Впервые показано, что:

> Взаимодействие М'-незамещенных гидразидов, тиогидразидов и дитио-карбазатов с оксалилхлоридом приводит к 4Я-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионам. Причем в кристаллическом состоянии, газовой фазе и в диметилсуль-фоксидном растворе окса- и тиадиазины существуют преимущественно в 5,6-диоксоформс;

> при действии О- и Аг-нуклсофильных реагентов оксадиазины подвергаются расщеплению по связи Сб-0] с образованием оксо(2-бензоил-гидразинил)этановой кислоты, её эфира и амидов. В аналогичных условиях тиадиазины проявляют устойчивость к действию воды и спиртов, что хорошо согласуется с данными квантово-химических расчетов электронных структур этих соединений. /У-нуклеофилы разрушают тиадиазиновый цикл до диамидов щавелевой кислоты, исходных тиогидразидов(дитиокарбазатов) и продуктов их деградации;

> Взаимодействие №-незамещенных гидразидов с малонилдихлоридами, в зависимости от природы хлорангидридов, в среде малополярных инертных растворителей приводит к образованию 1-ароил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионов и ациклических 2,2-диалкил-А^,./У3-бис(ароил)пропандигидразидов;

> Направление реакций тиобенгидразида с малонилдихлоридами существенно зависит от строения последних и природы растворителя. В зависимости от структуры малонилдихлоридов при ■ взаимодействии с фенилтиобензгадразидом образуются хлориды 2-[(Е)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)-илиден)алкил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и 1-тиобензоил-2-фенилпиразолидин-3,5-дионы. В результате реакции 8-метил-М'-фепиддитиокарбазата с малонилдихлоридами образуются метил 3,5-диоксо-2-фенилгшразолидин-1-карбодитиоаты;

> Полученные соединения проявляют умеренную антимикробную активность, однако хлорид 2-[(2)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)-идиден)метил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия обладает высокой антибактериальной и фунгицидной активностью, причем минимальные ингибирующие концентрации находятся на уровне препаратов, использующихся в терапевтической практике (ванкомицин, линезолид, флуконазол). Подана заявка на изобретение;

> 1-тиобензоил-4,4-диэтил-пиразолидин-3,5-дион оказывает выраженное противовирусное действие в отношение штамма Виктория/35/72 А(НЗ№) вируса гриппа А. 2-бензилсульфанил-4-фенил-4#-1,3,4-тиадиазин-5,6-дион обладает иммунотропным и цитопротекторным действием, что было показано на модели панцитопении токсического генеза.

У Практическая значимость. В ходе проведенных исследований разработаны препаративные методы синтеза новых 1,3,4-окса- и тиадиазии-5,6-дионов,

1 -тиобензоил- и 1-(алкилсульфанилтиокарбонил)пиразолидин-3,5-дионов, бис-5-фенил-2-1,3,4-тиадиазолил)алканов, хлоридов 2-[(2)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-иадиазол-2(ЗЛ)-илиден)метил(этил)]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ня и ,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутана. Обнаружены новые классы нтибактериальных, фунгицистатических, противовирусных агентов, а также :ндукторов неспецифического иммунитета и цитопротекторов. По итогам ра-оты оформлены акты внедрения полученных результатов в учебный процесс 'ОУ ВПО СПХФА и в научно-исследовательскую работу ГУ НИИ Гриппа 'АМН.

Положения, выносимые на защиту.

1. Реакции гидразидов и тиогидразидов карболовых кислот с оксалил-лоридом - эффективный метод синтеза 1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов.

2. При ацилировании гидразидов ароматических кислот малонилдихло-идами образуются 1-ароил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионы и 2,2-диалкил-'|1,Л,10-бис(ароил)пропаидигидразиды. Взаимодействие N'-незамещенных тио-ензгидразидов с малонилдихлоридами - путь к получению новых бис(5-|енил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)метанов и 1-тиоароилпиразолидин-3,5-дионов, об-адающих высокой противовирусной активностью.

3. Реакции N'-фенилтиобензгидразидов с моно- и незамещенным мало-илдихлоридами - удобные одностадийные методы получения хлоридов 2-[(Z)--(3,5-дифснил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)-илиден)метил(алкил)]-3,5-дифенил-1,3,4-яадиазол-3-ия, обладающих высокой антимикробной активностью.

4. Квантово-химические методы DFT, МР2 и CBS-4M расчетов электрон-ой структуры и термохимических параметров исследуемых соединений для онимания и объяснения их реакционной способности.

5. Иммунотронная, цитопротскторная и умеренная антибактериальная :стивность 2-бензилсульфанил-4-фенил-4Я-1,3,4-тиадиазин-5,6-диоиа.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим пла-ом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО СПХФА "Исследование путей ;штеза, строения, физических и химических свойств, биологической активно-ги и связи между ними в ряду N-, О-, S-содержащих гетероциклических сочинений с целью поиска новых лекарственных средств" (№ государственной ггистрации 01200852357).

Апробация работы. Материалы диссертации прошли апробацию на ме-дународной конференции по органической химии «Органическая химия со эемеп Бутлерова и Бейлынтейна по настоящее время», Санкт-Петербург, 2006; а региональной научной конференции студентов и аспирантов СПХФА "Мо-эдыс ученые - практическому здравоохранению", Санкт-Петербург, 2007; на ежрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции", лтигорск, 2007; на международной научно-практической конференции «Стра-згические вопросы мировой науки 2007», Днепропетровск, 2007; на межрегио-эльной конференции Пятигорской фармацевтической академии "Разработка, сследование и маркетинг новой фармацевтической продукции", Пяти-1рск,2008; на межрегиональной конференции СПХФА "Фармация из века в

век", Санкт-Петербург, 2008; на международной научно-практической конференции «Динамика научных исследований», София, 2008; на конференции «Фармация в XXI веке: эстафета поколений», Санкт-Петербург, 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 статей: две в Журнале Общей Химии, в журнале Butlerov Communications, в 62-м и 63-м сборниках трудов Пятигорской фармацевтической академии, тезисы 6 докладов. Подана заявка на изобретение (имеется регистрационный номер).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, обсуждения результатов собственных экспериментов, экспериментальной части и выводов, содержит 32 таблиц и 30 рисунков. Библиография включает 170 ссылок (из них 129 иностранных).

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Синтез, строение и свойства 4//-1,3>4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов

Первые представители 4//-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов были получены в конце 20-х годов (J. van Alphen с сотр.) взаимодействием оксалилхлорида с различными N'-арилгидразидами алифатических и ароматических карбоновых кислот. Однако ни тогда, ни позже не были предприняты попытки синтеза производных 1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов, не содержащих заместителя в положении N'1 гстероцикла.

1,3,4-Оксадиазины (Ша-м) были получены нами взаимодействием соответствующих гидразидов (Ia-м) с оксалилхлоридом (И) в кипящем бензоле, хлороформе или тетрахлорметане (рисунок 1). Реакцию проводили с 15% избытком оксалилхлорида при концентрации реагентов 5-10% в гетерогенных условиях вследствие невысокой растворимости гидразидов в вышеупомянутых растворителях. Взаимодействие протекало с бурным выделением НС1. Протекание реакции контролировали методом ТСХ.

Аналогично были получены 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы реакцией соответствующих тиогидразидов и S-алкил-З-фенилдитиокарбазатов с оксалилхлоридом при перемешивании в среде слабополярных растворителей при температуре 40-80°С. Выходы гетеродиазинов составили 75-94%.

я"

нгЛ V0

/О 1\Г ^^

\ +Д-нс| ДА

С1

1а-у II Ша-ф

Х=0 (а-н), Х=Э (о-ф); К-'=РЬ. 112=Н (а); И^З-Шг-СеИ,, Я2=Н (б); к'=4-Ш2-СбН4, (в); К'=3,5-Ш2-С6Нз, Я2=Н (г); К,=3-С1-С6Н4, Я2=Н (д); Я1=-4-С1-С6Н4, Я2=Н (е); Я'=3-Вг-С6Н4, К2=Н (ж); я'-2,4-С1-С6Н3, Я2-Н (з); И'=3-МеО-С6Н4, Я2=Н (и); Я'=4-МсО-С6Н4, К2-Н (к); К'=2-фурил, Л2=Н (л); 11^2-тиенил, 112=Н (м); Я'НЕ^РЬ (н); Я^РИ, 112=Н (о); и'^-Р-СбШ, Я2=Н (п); Я'=К2=РЬ (р); К1=4-Р-С6Н4, Я2=РЬ (с); И^Мев, Я2=РЬ (т); Л^ВпЭ,

Я2=РЬ (у); Л^РИ, Я2=Вп (ф).

Рисунок 1 - Схема взаимодействия гидразидов и тиогидразидов с оксалилхлоридом

2.2 Строение 4/7-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов.

Оксадиазины (Ша-м) и тиадиазины (Шо, п), не имеющие заместителей в положении 4 гетероцикла, могут теоретически существовать в четырех тауто-мсрных формах (рисунок 2): 4Н-5,6-диоксо (А), 5-гидрокси-6-оксо (В), 2Н-5,6-диоксо (С) и 6-оксо-3-ий-5-олатной (Б).

он

ч

уАп

Аг X

А

АгЯ^Х-^О н

С

аАХ-^0

о

Рисунок 2 - Схема таутомерного равновесия 2-арил-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов

Для определения строения окса- и тиадиазинов (Ша-м, о, п) в кристалли-сской форме изучались ИК-спектры веществ в таблетках КВг. В спектрах ок-садиазинов (Ша-м) в области 1680-1810 см"1 присутствуют полосы, которые можно отнести к валентным колебаниям связей соответственно С5=0 амидных и С6=0 сложноэфирных карбонильных групп; следовательно можно отвергнуть таутомерные формы (В и Б), имеющие лишь одну карбонильную группу. Аналогично, в ИК-спектрах тиадиазинов (Шо, п) имеются две близколежащие полосы (1680 -.1695 см"1) в области, характерной для валентных колебаний связи С=0, которые могут принадлежать только таутомерным формам (С) или (Б). В ИК-спектрах 277-5,6-диоксотаутомерных структур (С) окса- и тиадиазинов (Ша-м, о, п) должны были бы отсутствовать полосы колебаний в области 3200-3250 см"1, относящиеся к валентным колебаниям связей N-1-1, однако данные полосы

присутствуют в спектрах соединений (III а-м, о, п), что позволяет отвергнуть структуру (С).

Таким образом, по данным ИК-спектроскопии можно сделать предположение, что 1,3,4-оксадиазин-5,6-дионы (IIIa-м и 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы (ГОо, п) в кристаллическом состоянии существуют в 4Я-5,6-диоксоформе (А).

В ИК-спектрах 2,4-дифенил-1,3,4-оксадиазина (Шн) и 2-замещенных-4-фенил(бегоил)-1,3,4-тиадиазинов (IIIp-ф), не способных к таутомерии, также имеются две полосы (1705 и 1810 см"1 для Шн и 1660 - 1695 см"1 для IIIp-ф) в области, характерной для валентных колебаний связи С-О. Это сходство является дополнительным подтверждением предпочтительности 4Я-5,6-диоксоформы (А).

Строение 4Я-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов в диметилсульфоксидных растворах изучалось методами ЯМР- и ИК-спектроскопии. В спектрах ЯМР 5Н растворов оксадиазинов (IIIa-м) и тиадиазинов (Шо, п) характеристическим является узкий сиплет в слабом поле (5 12.20 - 12.62 м. д. для соединений Ша-м и 12.90 - 12.96 м. д. для Шо, п), который может относиться как к NH-, так и ОН-группе. Установление его принадлежности было произведено на примере тиа-диазииа (Шо) с помощью спектра НМВС.

Известно, что величина константы скалярных взаимодействий между атомами зависит от числа связей между ними. Так как при расположении атомов водорода и углерода через четыре и более связей скалярные взаимодействия между ними в спектрах ЯМР обычно не видны, то присутствие в спектре НМВС, оптимизированного на величину скалярной константы ДС-Н) 8 Гц, раствора тиадиазина (IIIo) в ДМСО-с/^ (рис. 3) интенсивного кросс-пика между сигналами протона при 5 12.90 м. д. и углерода С2 гетероцикла свидетельствует о наличие сильных скалярных взаимодействий между ними и является доказательством наличия трех (а не четырех) связей между этими атомами, что соответствует 4Я-5,6-диоксотаутомерной форме (А) тиадиазина (IIIo).

ИК-спектроскопическое изучение гетеродиазинов в диметилсульфоксидных растворах было проведено для веществ (Illa) и (Шо), которые имеют одинаковые заместители в положении 2. В их спектрах наиболее характеристической является область 1800 - 1680 см"1, где присутствуют 2 полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям связей С=0. Следовательно, в растворах ДМСО для данных гетеродиазинов преобладающей является 4Я-5,6-диоксоформа (А).

В спектрах гетеродиазинов ЯМР 'Н в ДМСО-áí (Ша-ф) также имеются мультиплеты протонов бензольных и гетероциклических колец (S 6.69 — 9.02 м. д.), сипглеты метиленовых протонов бензильных заместителей тиадиазинов (Illy, ф) 5 4.32 и 5.23 м. д., синглеты в области 3.93-3.95 м. д., относящиеся к протонам метоксигрупп соединений (Ши, к). Химический сдвиг протонов ме-тилсульфанильной группы вещества (Шт) имеет значение 5 2.51 м. д. Важно отметить, что соотношения интегральных интенсивностей различных типов протонов в ЯМР 'Н-спектрах точно соответствуют соотношениям протонов, принадлежащих к разным функциональным группам в рассматриваемых структурах.

F2 Chemical Shift (ppm)

Рисунок 3 - Спектр .ЯМР HMBC раствора 2-фенил-4#-1,3,4-тиадиазин-5,6-диона (Шо) в

mco-d6

В спектрах ЯМР 13С для оксадиазинов (Ша-н) характерны сигналы в области 8 149.6 - 152.4 м. д., принадлежащие углеродам С3 и С6 цикла, сигналы углеродов С2 гетероциклов находятся в диапазоне 8 143.5 - 146.8 м. д. У тиадиа-зпнов (Шо-ф) в спектре ЯМР 13С в растворе ДМСО-<4 имеются характерные сигналы ядер углерода С6 тиолактонных групп (8 174.5 - 176.6 м. д.), сигналы атомов С3 и гетероцикла (8 147.9 - 148.5 м. д. и 8 141.0 - 141.9 м. д. соответственно). Следует заметить, что сигналы ядер углерода гетероциклов при замене водорода при N4 на Ph и Вй практически не смещаются. Сигналы ядер углерода ароматических заместителей находятся в области 8 112.2-160.4 м. д.

Исследование таутомерного равновесия в газовой фазе изучалось термохимическими расчетами с использованием комплексного метода CBS-4M на примере 2~фенил-4Я~1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов (Illa, о) (таблица 1) при помощи программы Gaussian 03 W. Этот метод является весьма аккуратным (среднее абсолютное отклонение от экспериментальных результатов находится в пределах 2.0 ккал/моль) и в отличие от других методов ab initio не является столь затратным по времени. Результаты представлены в таблице 1.

Таутомерный переход х=о X=S

АН°„ ккал/моль ДС„ккал/ моль рКт ДН°Г)ккал/ моль ДО°„ккал/ моль рКт

А-В 11.01 11.18 8.20 12.64 12.93 9.48

А-С 36.43 35.47 26.00 31.94 32.00 23.46

A-D 26.29 25.43 18.63 22.72 23.05 16.90

Рассчитанные стандартные энтальпии АН°Г и энергии Гиббса АѰà тауто-мерных превращений показали, что в газовой фазе как для 2-фенил-4#-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов, так и для их тиааналогов предпочтительной является 477-5,6-диоксоформа (А). 2Я-изомеры представляются наименее энергетически выгодными. АССГ превращений (А - С) и рКт=-1ЕКт равновесия составили соответственно 35.47 и 32.00 ккал/моль, и 26.00 и 23.46 ккал/моль, что, по мнению автора одного из обзоров по таутомерии гетероциклов (1. Е^иего), превышает термодинамический порог (рКт<20), при котором изомеры ещё можно рассматривать как таутомеры.

2.1.3 Взаимодействие 2-арил(гетернл)-4//-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов с О-и N-иуклеофильными реагентами. Строение продуктов реакций.

Взаимодействие 2-замещеных 4#-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов с N- и О нуклеофилами было изучено на примере соединения (Illa) (рисунок 4). В реакции с водой и метанолом имеет место раскрытие цикла по связи С6-0' с образованием оксо(2-бензоилгидразинил)этановой кислоты (IVa) и её метилового эфира (IV6) соответственно. Действие аминов приводит к образованию амидов оксо(2-бснзоилгидразинил)этановой кислоты (Va-д). В случае о-фенилсн-диамина реакция приводила к образованию 2,3-дигидроксихиноксалина (VI). Взаимодействие оксадиазина (Illa) с N-нуклеофильными реагентами протекало в мягких условиях, и, за исключением о-фенилевдиамина, нагревания не требовалось.

о о

не выделялся

R-H(IVa), Me(IV6); R'=H, R2=Bu (Va); NR'R^N-морфолинил (V6); R'=H, R2=NHPh (Vb); R'=H, R2=NHCOPh (Vr); R-H, Rá=NHCO-4-Py (Уд). Рисунок 4 - Схема взаимодействия 2-фенил-4#-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона (Ша) с О- и Л^-нуклеофилами

В спектрах ЯМР 'Н растворов соединений (IVa, б) и (Va-д) в ДМСО-й?й присутствуют синглеты в области 5 10.50-10.96 м. д., соответствующие протонам гидразидпых NH-групп. Синглеты протона NH бутиламиногруппы соединения (Va) и амидного протона фенилгидразидного фрагмента вещества (Vb) имеют значения 8 8.44 и 7.87 м. д. соответственно. Мультиплеты в области 8 7.50-7.89 м. д. относятся к протонам бензольных колец соединений (IV, Va-r). Сигналы протонов пиридинового цикла вещества (Уд) лежат в области 8 7.748.74 м. д. Кроме того, в сильном поле наблюдается синглет протонов метальной группы соединения (IV6) и сигналы протонов заместителей при атоме азота веществ (Va, б) (8 0.84 - 3.85 м. д.). Спектры ЯМР 13С соединений (lVa,6 и Va-д) характеризуются наличием сигналов ядер углерода карбонильных групп (S 156.44-165.33 м. д.), ароматических ядер углерода (8 112.4-150.22 м. д.), ядер углерода, принадлежащих алифатическим остаткам нуклеофильных реагентов^ 13.61-66.75 м. д.).

2.1.4 Реакции 4/7-1,3,4-тнадиазпн-5,6-диоиов с некоторыми нуклеофиль-пыми реагентами. Строение продуктов реакций.

При кипячении 1,3,4-тиадиазинов (III) в этаноле в течение 5ч взаимодействия не наблюдалось, и были выделены лишь исходные гетероциклы. Реакция с о-фенилевдиамином (VII) приводила, как и в случае 1,3,4-оксадиазина (Illa), к 2,3-дигидроксихиноксалину (VI); кроме того, были выделены вещества, идентичные по спектральным данным N'-фенилтиобензгидразиду и S-MeraJi-N'-фенилдитиокарбазату (1р, т) (рисунок 5). В случае, когда субстратом являлся тиадиазин (IIIo), вместо тиобензгидразида (1о) был получен 2,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол (IX), который, как известно из литературных источников (К.-А. Jensen), часто сопутствует различным превращениям N'-незамещенных тиогидра-зидов. В результате реакции тиадиазинов (IIlp, т) с н-бутиламином были выделены вещества (1р, т) и КГ,№-дибутилэтандиамид (VIII).

R'

,2

R'

Шо,р,т

VII

VI 82% 1р,т 74%

ИЛИ

N—N

Рисунок 5 - Схема взаимодействия 4#-1,3,4-тиадиазин-5,6-дионов (IIIo, р, т) с О- и Л^нуклеофилами

2.1.5 Квантово-химическое изучение реакционной способности 4//-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-днонов с О- и N-нуклеофильными реагентами.

Для обоснования реакционной способности синтезированных ок-са(тиа)диазинов нами были проведены квантово-химические расчеты их электронных структур. Распределение электронной плотности в молекулах оксадиа-зинов происходит таким образом, что в них оказывается три выраженных элек-трофильных центра - С2, С5 и С6, которые могут отвечать за реакции с различными нуклеофильными реагентами. Данные расчетов, представленные на рисунке 6, объясняют, почему атаке О- и N-нуклеофилов подвергается именно атом С6 цикла 1,3,4-оксадиазина (Ша).

Расчеты проводились с использованием программы Gaussian 03. Для рассматриваемых 1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов (Ша, о, р, т) была выполнена геометрическая оптимизация по теории DFT/B3LYP с набором базисных функций 6-31+G**. Затем, с целью получения полной и адекватной картины распределения электронной плотности, эффективные заряды на атомах были рассчитаны с использованием популяционных анализов NPA и AIM на уровне B3LYP/6-31+G**. Кроме того, для тех же соединений была рассмотрена топология распределения электронной плотности на основе теории AIM с помощью программы AIMAU 09.02.01, поскольку известно, что эллиптичность связи сь в её критической точке (ВСР, Bond Critical Point) является количественным индексом её л-характера, кратности (таблица 2).

Таблица 2 - Значения эллиптичности связей для ВСР окса(тиа)диазинов (Х=0, S)

связь £6

Ша Шо IIIp Шт

х'-с' 0.023 0.168 0.170 0.172

C¿-NJ 0.419 0.319 0.311 0.345

NJ-N" 0.082 0.085 0.084 0.084

N4-C5 0.150 0.150 0.166 0.171

с'-с" 0.118 -0.092 0.095 0.096

с'-х' 0.017 0.184 0.184 0.180

-1 009 0 15 ) 0.160 0177

Ша Шо Шр Шт

Рисунок 6 - Заряды NPA (вверху) и AIM (внизу) различных 4Н-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,б-

дионов

Причиной нуклеофильной атаки исключительно по атому С6 оксадиазина (Ша), очевидно, является максимальная величина положительного заряда среди возможных реакционных центров (0,775 и 1.568 против 0,634 и 1.522 на С5, и 0.612 и 1.211 на С2). Тиадиазины (Шо, р, т) в аналогичных условиях проявляют устойчивость к спиртам, что, вероятно, объясняется значительно меньшими зарядами па атомах С6 цикла (соответственно 0.313 - 0.326 и 0.971 - 0.981). Кроме того, анализ критических точек связи соединений (Ша, о, р, т) показал, что величина эллиптичности связи С6-0' оксадиазина (Illa) на порядок меньше, чем эта же величина у связи C6-S1 тиадиазинов (0.017 против 0.180 - 0.184). Таким образом, связь C6-S! из-за более выраженного хс-характера более прочна, чем связь С6-0', что и обусловливает большую устойчивость тиадиазинов к нук-лсофильным атакам. Связи C6-S' и C5-N4 тиадиазинов имеют близкие значения еь в критических точках, что является причиной утраты региоселективности взаимодействия с нуклеофильными реагентами.

2.2 Реакции бсизгидразидов с малонилдихлоридами н строение продуктов

реакций.

Реакции бензгидразидов (1а, е) с малонилдихлоридами (Ха-д) проводились нами при кипячении с 10% избытком хлорангидридов в среде инертных растворителей (рисунок 7). В случае метил-, бутил- и незамещенного малонил-дихлоридов (Ха-в) были получены соответствующие А"1,,^3-бис(ароил)пропандигидразиды (XIa-в) с выходами 67-85%.

Диметил- и диэтилмалонилдихлориды (Хг, д) при кипячении в бензоле вступают в реакцию с бензгидразидом (1а) в соотношении 2:1 и 1:1. Помимо 2,2-диалкил- Л^',Л"3-бис(бензоил)пропандигидразидов (Х1г, д) были получены 1-бензоил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионы (ХНа,б). Повышение температуры реакции с 80 до 135°С (замена бензола на хлорбензол) и увеличение ее продолжительности до 8ч не оказали влияния на состав и соотношение продуктов.

Xa-в О R1 R2

Y

о

la,е

"nh2

+

ci

ci

V —é—'R

í о V

Ха-д

80-130 'С, 3-8ч

Хг,д

м /

N—N

Н О

Х1а-в

, , r ,0

o r r y

' —Ч

Х1г,д ХПа,б

Ха: Я'=Я2=Н; Хб: Н, ЯЧМе; Хв: Н, Я2=Ви; Хг: К'=112=Ме; Хд: И'=112=Е1.

Рисунок 7 - Схема взаимодействия бензгидразидов с малонилдихлоридами

Спектры ЯМР 'Н растворов соединений (Х1а-д) в ДМСО-й?6 характеризуются наличием протонов ИН-групп (5 10.00 - 10.62 м. д., два малоинтенсивных синглета) и ароматических протонов (б 7.35 - 7.91 м. д.) при соотношениях интегральных интенсивностей 2:5 (Х1а,в-д) и 1:2 (Х1б). В ЯМР 'Н-спектрах пира-

золидин-3,5-дионов (ХИа, б) помимо мультиплетов ароматических протонов (5 7.44 - 7.69 м. д.) в более слабом поле (5 11.95 - 12.14 м. д.) имеются лишь единичные уширенные синглеты протонов NH-групп, и соотношение интегральных интенсивностей составляет 1:5. Сигналы протонов при ¿//-гибридных атомах углерода полученных соединений лежат в области 5 0.82 - 3.35 м. д. В спектрах >1МР 13С растворов соединений (ХПа, б) в слабом поле присутствуют три сигнала ядер углерода карбонильных групп в области S 162.66 - 172.12 м. д.

Строение соединений (XIa-д) и (ХИа,б) было также подтверждено данными масс-спектрометрии. Значения m/z пиков молекулярных ионов совпадает с вычисленными молекулярными массами веществ.

Нами было изучено взаимодействие N'-фенилбензгидразида (1н) с мало-нилдихлоридами (Ха, б, г, д) при кипячении в бензоле, толуоле и ксилоле. В широком диапазоне температур (80-145 °С) степень превращения исходного гидразида была крайне незначительна, и из реакционной смеси было выделено лишь исходное соединение (1н) (рисунок 8).

Ph

/

NH-NH

Ph

+ er

80-145 "С, 4-10ч

Iii

ci ^о Ха,б,г,д

Рисунок 8 - Схема взаимодействия №-фепилбензгидразида (1п) с малонилдихлоридами (Ха,

6, г, д)

2.3 Взаимодействие тиобензгидразида с малонилдихлоридами и строение

продуктов реакции

Реакция тиобензгидразида (1о) с малонилдихлоридом (Ха) в бензоле сопровождалась сильным осмолением, и охарактеризовать её продукты не представлялось возможным.

Нами впервые было установлено, что ацилирование тиобензгидразида (Го) метилмалонилдихлоридом (Хб) в кипящем хлороформе и бензоле приводит к 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутану (XIII) с выходом 52% (рисунок 9).

XIII

Рисунок 9 - Схема взаимодействия тиобензгидразида (1о) с метилмалонилдихлоридом (Хб)

В спектре ЯМР 'Н раствора вещества (XIII) в СР3СОСШ наблюдаются ультиплеты фенильных протонов (6 7.42-7.77 м. д.) и синглет протонов ме-тьной 1рушты (5 2.40 м. д.). Соотношение интегральных интенсивностей рав-з 10:3. В спектре ЯМР 13С раствора 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-1)бутана (XIII) в СРзСОСЮ присутствуют сигналы ядер углерода 1,3,4-[адиазолыюго цикла (§ 172.8 и 179.4 м. д.), фенильных групп (6 126.0-138.3 м. ), а также четвертичных атомов углерода (б 57.7 м. д.) и метальных групп (5 >.6 м. д.).

Структура вещества (XIII) была однозначно доказана монокристальным нтгеностругсгурным анализом (рисунок 10). Молекула состоит из двух сим-:тричиых фрагментов, 1,3,4-тиадиазольные циклы практически копланарны ¡пильным заместителям в положении 5 (двухгранные углы составляют 5.5 — 5°). Были определены величины длин связей, валентных и торсионных углов.

сунок 10 - Общий вид молекулы 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутана (XIII)

В результате кипячения тиобензгидразида (1о) с диметилмалонилдихло-}ом (Хг) (10% избыток) в, бензоле были выделены в соотношении 1:3 1->бензоил-4,4-диметил-3,5-пиразолидиндион (ХПв) и 2,2-бис-(5-фенил-2-,4-тиадиазолил)пропан (Х1Ув). При проведении реакции в дихлорметане бы-получены только соединения (ХНв, г). В кипящем бензоле ацилирование >бензгидразида диэтилмалонилдихлоридом приводит исключительно к обра-анию 1-тиобензоил-4,4-диэтил-3,5-пиразолидиндиона (ХПг) (рисунок 11).

80 "С, 4ч

бензол

^ мн2 о-

Го

О^ С1 Хг,д

' Т : + у

РЬ

Х1Ув

ХИв

"ч/

;К'Е(,40*С, 4ч

СН2с12 ' ич^^хо Ц ХИв,г

г> к к

VI

И=Й, 80 *С, Зч I V

С-_-РИ^-М^

бензол ][ Л Х1Тг

Рисунок 11 - Схема взаимодействия тиобензгидразида (1о) с диалкилмалонилдихлори-

дами (Хг, д)

Соединения (ХПв, г) теоретически могут существовать в двух таутомер-ных формах - лактамной (А) и лактимной (В). Наличие в ИК-спектрах растворов пиразолидиндионов (ХПв, г) в ДМСО двух полос с частотами колебаний 1715 и 1770 см'1 свидетельствует о наличии лактамной формы (А). В спектрах ЯМР 'Н растворов соединений (ХПв, г) в ДМСО-й^ в слабом поле имеются уширенные синглеты со значенями химических сдвигов 10.36 и 10.87 м.д., относящиеся к протонам ЫН-групп, мультиллеты протонов тиобензоильной группы в положении 1 циклов (8 7.25-7.49 м. д.), а также сигналы протонов метальных и этильных групп (5 0.96-1.76 м. д.) в положении 4 циклов. В спектрах ЯМР ,3С растворов этих же соединений присутствуют сигналы ядер углерода тиокарбонильных (§ 191.8 и 195.7 м. д.) и карбонильных (§ 166.6-169.1 м. д.) групп, сигналы ядер 13С бензольных колец (5 127.7-141.5 м. д.), а также сигналы ядер эр3-гибридных атомов углерода С4 (5 58.0 и 43.1 м. д.) и экзоциклических алкильных групп (5 9.08 и 28.83 м. д.). В ИК-спектрах, снятых в таблетках КВг, имеются две полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям карбонильных групп (1700-1780 см"1). Отсюда можно сделать вывод, что пира-золидиндионы (ХПв, г) и в кристаллическом состоянии существуют в лактамной форме (А). Данные расчета термодинамических параметров таутомерного равновесия, выполненного методом ВЗЬУР/б-ЗЮ*, также свидетельствуют в пользу 3,5-диоксоформы (А) (рисунок 12):

^снз ДгН°=+17.37ккал/моль, н3С ^СН3 ДгС°=+17.29ккап/моль, I Г

№ РИ

А В

Рисунок 12 - Схема таутомерного равновесия соединения (ХПг)

16

При проведении реакции тиобензгидразида (1о) с малонилдихлоридами [а, б, г) в безводном тетрагидрофуране (1<30сС) нами были получены бис(5-:нил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)метаны (Х1Уа-в). Однако при ацилировании ди-илмалонилдихлоридом (Хд) в тех же условиях вновь был получен пиразоли-[[1-3,5-дион (ХНг).

ЯМР 'Н-спектры растворов соединений (Х1Уа-в) в ДМСО-а^, и в СБС13 рактсризуется присутствием мультиплетов в области 5 7.01-7.97 м. д. (арома-ческие протоны), сигналов протонов метальных групп (Х1У6, в, 5 1.93 д., 6.9Гц и 5 2.05 м. д., с) и протонов при ^-гибридном атоме углерода между !,4-тиадиазольными циклами (Х1Уа,б, 5 5.20 м. д., с, и 5 5.55 м. д., кв. 6.9Гц). В ЯМР 13С-спектрах присутствуют сигналы ядер углерода 1,3,4-адиазольных циклов (5 165.1-175.2 м. д.), бензольных колец (8 127.6-131.6 м. и ¿//-гибридных атомов углерода (б 29.92-42.89 м. д.).

ХаДг

X 20-30°СТГа| Х1Уа-в

р^н а а

1о Ха,б,г,д

___ еу

51-64% \_JTs.

К- Я'

Хд

72%

N-^ч

Н \\

Л

ХНг ' 0

Ха: К=112=Н; Хб: Н, 112=Ме; Хг: Я'^Я^Ме; Хд: К^Я2^. Рисунок 13 - Схема взаимодействия тиобензгидразида с малонилдихлоридами в ТГФ

В масс-спектрах пики молекулярных ионов имеют значения ш/е=336, 350 364, которые совпадают с рассчитанными молекулярными массами бис-(5-шл-2-1,3,4-тиадиазолил)алканов (Х1Уа-в).

4 Взаимодействие 1Ч'-фенилтиобенз1 идразида с малонилдихлоридами и строение продуктов реакций.

При проведении реакции М'-фенилтиобензгидразида (1р) с малонилди-ридами (Ха, б) при соотношении 1:1 в среде кипящего бензола были полу-ы мезоионные хлориды 2-[^)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3.йг)-[ден)метид(этил)]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия (ХУа, б) с выходом 55-'о (рисунок 14).

В спектрах ЯМР 'Н полученных соединений в СЭС1з присутствуют сиг-ы протонов бензольных колец (5 7.51-8.04 м. д.), протона метанового мос-а между 1,3,4-тиадиазольными циклами (8 6.01 с, ХУа) и протонов метиль-группы (5 2.48 с, ХУб) с соотношением интегральных интенсивностей 20:1 ):3 соответственно.

Спектры ЯМР |3С этих соединений характеризуются сигналами ядер углерода бензольных колец (5 125.4-136.8 м. д.), тиадиазольных циклов (5 162.9 -172.1 м. д.), метанового мостика между 1,3,4-тиадиазольными циклами (8 79.26 - 83.88 м.д.) и метальной группы (ХУб, 5 21.83 м. д.).

Ха,б

1мн

"ЫН

I

ри

1р

О^^С!

Ха,б,г,д

1.5-4ч бензол

Хг,д

РЬ

РИ

ри.

ХУа,б

к' я2

РЬ

о.

=0

8 ^ Х11д,е

Ха: 11'=К2=Н; Хб: И1- Н, 112=Ме; Хг: кЧ12=Ме; Хд: К!=К2=Е1.

Рисунок 14 - Схема взаимодействия К'-фепилтиобензгидразида с малонилдихлоридами

Гетероциклический скелет вещества (ХУа) был однозначно установлен на основании данных рентгеноструктурного анализа. На рисунке 15 видно, что фрагмен т, включающий оба тиадиазольных цикла с метановым мостиком и фе-нильные группы в положениях 5 гстероциклов, почти планарен. Максимальные значения двугранных углов в этом фрагменте достигают 5,9 град. Плоскости двух бензольных колец в положениях 3 тиадиазольных циклов повернуты на 76 и 45 градусов относительно плоскостей гстероциклов.

Строение полученных веществ также было подтверждено данными масс-спектрометрии. Рассчитанные молекулярные массы полностью совпали с экспериментально полученными (М+=525 и 539).

Рисунок 15 - Общий вид молекулы хлорида 2-[(г)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЩ-илиден)метил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия (ХУа)

В отличие от моио- и незамещенных малонилдихлоридов при кипячении '-фенилтиобензгидразида в бензоле в течение 3-4 часов с 10% избытком ди-:тил- или диэтилмалонилдихлорида (Хг, д) взаимодействие протекало в соот-илении 1:1 и были получены 1-тиобензоил-2-фенилпиразолидин-3,5-дионы Ид, е). Выходы составили 68-80%.

Структуры полученных соединений подтверждены данными ЯМР- и ИК-ектроскопии, масс-спектрометрии. В ЯМР 'Н-спектрах соединений (ХПд, е) блзодаются сигналы протонов алкильных заместителей в положении 4 (б 57-1.92 м. д.) и мультиплеты протонов бензольных колец в области 5 7.22-7.95 д. с соотношениями интегральных интенсивностей 3:5 и 1:1 соответственно, ¡я спектров ЯМР 13С соединений (ХПд, е) характерны сигналы ядер углерода ^циклической тиокарбонильной группы в диапазоне 5 196.7-197.3 м. д., сиг-пы ядер углерода С3 и С5 гетероциклов (5 167.7-170.7 м. д.), сигналы ядер уг-зода бензольных колец (5 123.9-141.9 м. д.), ядер углерода С4 (5 42.15-56.45 д.) и ядер углерода заместителей при С4 (5 9.17-28.8 м. д.). В масс-спектрах :динений (ХПд, е) значения т/е пиков молекулярных ионов равны 324 и 352 ответственно, что совпадает с рассчитанными молекулярными массами ве-ств.

5 Взаимодействие 8-метил-1Ч'-феш1лдитиокарбазата с малопилдихлори-дами и строение продуктов реакций.

Реакция S-метил-З-фенилдитиокарбазата (1т) с moho-, ди- и незамещен-ми малонилдихлоридами (Ха-е) в среде кипящего бензола во всех случаях шодит к образованию метил 3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1->бодитиоатов (ХПж-м) (рисунок 16). Концентрации реагентов составляли 10/0. В случае (Ха) они были уменьшены до 3-5%, принимая во внимание (опность незамещенного малонилдихлорида к поликонденсации и осмоле-о, которые могли затруднить выделение и очистку конечного продукта. Вы-(ы составляли от 60%(Х11ж) до 90%(ХПи, к).

о

?' 80 °С. 3-4ч.

R1 R2

NH

Н3С Y ^NH +

80 °С, 3-4ч,

бензол

Y

Ph О2^» ' S Ph

It Xa-e ХПж-м

Xa: Ri=R2=H; X6: H, R2=Me; Хв: R'= H, R2=Bu; Xr: R'=R2=Me; Хд: R'=R2=Et; Xe: R'= H, R2=Ph. :унок 1 б - Схема взаимодействия Б-метил-К'-фенилдитиокарбазата (1т) с малонилдихлоридами (Ха-е)

В ЯМР 'Н-спектрах пиразолидиндионов (ХПж-м) в сильном поле присут-^аот сигналы протонов, относящихся к алкильным заместителям в положе-[ 4 (5 0.86-2.12 м. д.), синглеты протонов MeSCS-группы (5 2.57-2.60 м. д.), и

мультиплеты протонов фенильных заместителей при атомах N2 и С4 (ХПм). В спектрах ЯМР ,3С характеристическими являются сигналы углеродов тиокар-бонильных групп в очень слабом поле (5 195-205 м. д.) и карбонильных углеродов С3 и С5 (5 169-171 м. д.).

2.6 Кваптово-химическое изучение реакционной способности гндразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов в реакциях с малоннлдихлоридами.

Для объяснения различий в реакционной способности гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с малоннлдихлоридами нами были проведены кваптово-химические расчеты их электронных структур. Накопленный исследователями в области изучения реакционной способности и региоселективно-сти опыт позволяет утверждать, что значения зарядов являются адекватными дескрипторами для описания жестких взаимодействий. Для получения более полной картины расчеты проводились двумя методами: DFT (с использованием гибридного функционала B3LYP) и МР2, с использованием программы Gaussian OSIV. Данные приведены в таблице 3.

R

Ун 2Ж

ЧМ Н

Рисунок 17 - Реакционные центры гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов Таблица 3 - Заряды NPA нуклеофильных центров гидразидов, тиогидразидов и дитиокарба-

Заместители B3LYP/6-311+GV/B3LYP/6-31G* MP2/6-311+G*// MP2/6-31G*

R1 R X N' N2 X N' N X

1а Ph H О -0.467 -0.626 -0.633 -0.536 -0.608 0.728

In Ph Ph О -0.218 -0.153 -0.437 -0.233 -0.032 -0.521

Io Pli H s -0.416 . -0.618 -0.174 -0.494 -0.597 -0.236

IP Ph Ph s -0.358 -0.412 -0.219 -0.426 -0.492 -0.289

It MeS Ph s -0.759 -0.611 0.349 -0.823 -0.741 0.317

Полученные данные объясняют низкую реакционную способность фепилбензгидразида (1н) по отношению к малонилдихлоридам (Ха, б, г, д). Величины зарядов на атомах азота у этого соединения существенно меньше, чем у их тиааналогов (ВЗЬУР: -0.218, -0.153 (1н) и -0.416, -0.618 (1р); МР2: -0.233, -0.032 (1н) и -0.426, -0.492 (1р)). Образование исключительно пиразолидин-3,5-дионов в реакции 8-метил-1чР-фенилдитиокарбазатов с малоннлдихлоридами, по-видимому, происходит из-за высокой нуклеофильности атомов азота фенил-гидразйнового остатка (отрицательные заряды атомов азота соединения (1т) в 1.5-2 раза больше, чем у тиогидразидов (1о, р)). Атом серы тиокарбонильной группы в отличие от тиобензгидразидов несет положительный заряд (таблица 3).

2.7 Некоторые виды биологической активности полученных

соединений

Нами было изучено действие синтезированных соединений в отношении :т-культур микроорганизмов Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida ncans на кафедре микробиологии СПХФА совместно с к. биол. наук Ананье-й Е.П. Определение минимально подавляющих концентраций (МПК) проводи методом серийных разведений. Исследуемые соединения не растворяются воде, поэтому в качестве растворителя использовали 20% раствор ДМСО, не давляющий роста ни одной из использованных тест-культур в концентрациях лее 1000 мкг/мл.

В результате исследований было установлено, что все вещества обладают еренным антимикробным действием. В ряду 1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов ;дение нитрогрупп в бензольное кольцо заместителя в положении 2 цикла Гв и Шг) увеличивает активность в отношении грамположительных кокков S. >-eus, также следует отметить относительно высокую активность 2-тзилсульфанил-4-фенил-4#-1,3,4-тиадиазин-5,6-диона и 1-тиобензоил-4,4-эгил-3,5-пиразолидиндиона против тех же бактерий (МИК^62.5 мкг/мл).

Хлорид 2-[(г)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЛ)-илиден)алкил]-3,5-фенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия (XVa) проявляет активность как в отношение шположительных и грамотрицательных бактерий (МИК для S. aureus 2 г/мл, Е. coli 6 мкг/мл), так и дрожжей-дейтеромицетов С. albicans (МИК=13 г/мл). Антимикробное действие соединения (XVa) in vitro находится на эвне ванкомицина, линезолида и флуконазола, использующихся в тераиевти-:кой практике.

Определение противовирусной активности препаратов в отношении ви-;а гриппа А/Виктория/35/72 A(H3N2) проводили в НИИ Гриппа РАМН (ст. н. .р., к. м. н. Деева Э.Г.) на клетках MDCK инкубацией с растворами препара-i и вируссодержащей жидкости в различных разведениях. Было установлено, ) тиадиазин (Шу) обладает слабой противовирусной активностью, снижая 1родукцию вируса на 1,0 1§ИД50/20мкл. Соединение (ХПг) обладает выра-пиой противовирусной активностью, снижая репродукцию вируса на 3,0 1Д50/20мкл в концентрации 50 мкг/мл и на 2,0 ^ИД50/20мкл в концентрации мкг/мл.

Изучение влияния соединений (Шу) и (ХПг) на функциональную гивность иеитрофилов крови крыс in vitro.

Оценивали следующие показатели: фосфатазную активность нейтрофи-î (активность липосомальных гидролаз), активность дегидрогеназы нейтро-лов, продукцию оксида азота (NO) при стимуляции митогеном (бактерициде свойства нейтрофилов). Исследования проводились в НИИ Гриппа РАМН н. сотр., к. б. н. Мельниковой Т. И.

Проведенные исследования позволили выявить следующий профиль ;ствия соединений:

Вещество (Шу) - активирует реакции неспецифического иммунитета за счёт влияния на фагоцитарную активность лейкоцитов, их фосфатазную активность и способность продуцировать оксид азота в условиях воспаления.

Вещество (ХПг) - угнетает фосфатазную активность нейтрофилов и ин-дуцибельную NO-синтазу, умеренно активирует способность лейкоцитов к фагоцитозу. В низких дозах активирует продукцию оксида азота.

Цитонротекторная активность соединений (Шу) и (ХНг) на модели панцитопении токсического генеза. Беспородным мышам-самцам с массой тела 18-20 г за 24 и 2 часа до интоксикации перорально вводили изучаемые вещества в дозах 1/10 (50 мг/кг) и 1/100 (5 мг/кг) от LD50. Интоксикацию вызывали внутрибрюшинным введением фенилгидразина гидрохлорида в дозе 150 мг/кг и колхицина в дозе 2 мг/кг. Через сутки после интоксикации оценивали выживаемость животных в контрольной и опытных группах. У выживших мышей забирали кровь, в образцах которой определяли содержание гемоглобина, мстгемоглобина, количество эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. В каждом случае определяли массу и клеточность тимуса и селезенки.

Анализ полученных результатов показал, что лишь соединение (Шу) оказало цитопротекторное действие на модели панцитопении токсического генеза. Данное соединение увеличивало выживаемость мышей в условиях патологии. Прослеживается дозовая зависимость во влиянии на изученные показатели. При этом введение вещества (Шу) в дозе 50 мг/кг способствовало защите эритроцитов от гемолиза, образования метгемоглобина и нормализации массы и клеточного состава иммунокомпетентных органов тимуса и селезенки.

Что касается вещества (ХПг) - то перспективным направлением дальнейших работ является исследование его свойств при введении в дозах ниже 5 мг/кг. Вероятно, это соединение может оказывать иммуномодулирующее действие.

Соединения (Шу), (ХПв, г) и (XVa, б) рекомендуются для дальнейшего изучения.

3. ВЫВОДЫ

1. Реакция гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалилхлоридом -путь получения новых 1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов.

2. В кристаллическом состоянии, в растворе ДМСО и газовой фазе 2-арил-4#-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионы существуют главным образом в 5,6-диоксотаутомерной форме, что подтверждается данными ЯМР- и ИК-спектросконии, термохимическими расчетами методом CBS-4M.

3. 1,3,4-Оксадиазин-5,6-дионы при действии О- и Л^-нуклеофильных реагентов подвергаются расщеплению по связи Сб-0 гетероцикла с образованием ок-со(2-беизоилгидразинил)этановой кислоты, её метилового эфира и амидов. В отличие от них 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы с О-нуклеофильными реагентами не реагируют, а под действием iV-нуклеофилов тиадиазиновый цикл разрушается с образованием диамидов щавелевой кислоты, исходных тиогидра-зидов(дитиокарбазатов) и продуктов их деградации. Химическое поведение

1,3,4-гетеродиазин-5,6-дионов хорошо согласуется с данными квантово-химических расчетов их электронных структур.

В реакции с моно- и незамещенным малонилдихлоридом бензгидразиды дают только Л''!,Л,'3-бис(ароил)пропандигидразиды, а ацилирование гидразидов дизамещенными малонилдихлоридами приводит к образованию TV'.A"3-бис(ароил)пропандигидразидов и 1-ароилпиразолидин-3,5-дионов. Взаимодействие тиобензгидразида с малонилдихлоридами - перспективный метод синтеза 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутанов, бис-(5-фепил-2-1,3,4-тиадиазолил)метанов и 1-тиобензоилпиразолидин-3,5-дионов. Простой путь синтеза хлоридов 2-[(2)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3//)-илиден)алкил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и 1-тиобензоил-2-фенил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионов - ацилирование N'-фенилтиобензгидразида малонилдихлоридами.

Реакции 8-метил-]Ы'-фенилдитиокарбазата с различными малонилдихлоридами протекают с образованием исключительно метил 3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1 -карбодитиоатов.

Продукты взаимодействия гидразидов, тиогидразидов и дитиогидразидов с оксалил- и малонилдихлоридами обладают антимикробной, противовирусной, иммунотропной и цитопротекторной активностью. Присутствие электорноакцепторных групп в фенильном заместителе при атоме С' гегероцикла увеличивает антимикробную активность 1,3,4-оксадиазинов. Токсичность 1,3,4-окса(тиа)диазинов определяется природой атома халькогена в цикле и природой заместителя при атоме N4 гетероцикла.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лалаев, Б.Ю. Новые 5,6-дигидро-4Я-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионы как потенциально биологически активные вещества / Б.Ю. Лалаев, Н. Н. Кузьмич, O.A. Петина, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева // Международная конференция по органической химии «Органическая химия со времен Бутлерова и Бейлыитейна по настоящее время». - Санкт-Петербург, 2006. - С. 446.

2. Кузьмич, Н. Н. Синтез 2-арил(гетарил)-4Н-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов/ Н. Н. Кузьмич, Лалаев Б.Ю., И.П. Яковлев, O.A. Петина, Л.Ф. Стрелкова, В.Э. Захс // Журнал общей химии. - 2007. - Т. 77. - № 6. - С. 1014-1017.

3. Кузьмич, H.H. Синтез 2-арил(гетерил)-4#-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-диопов - путь создания нового класса биологически активных соединений. FI. Н. Кузьмич, O.A. Петина, Б.Ю. Лалаев, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева // Материалы II международной научно-практической конференции «Стратегические вопросы мировой науки 2007». - Днепропетровск, 2007. -Т.2.-С. 33-36.

4. Кузьмич, H.H. Химические и биологические исследования новых 2-арил(гетерил)-4Я-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов / Н. Н. Кузьмич, O.A. Петина, Б.Ю. Лалаев, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева, Е.В. Коноплева // Разви-

тие, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. / Пятигор. гос. фарм. акад. - Пятигорск, 2007. - Вып. 62. - С. 489-491.

5. Кузьмич H.H. Поиск потенциальных лекарственных субстанций в ряду

I,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов. / Региональная научная конференция студентов и аспирантов «Молодые ученые - практическому здравоохранению». Санкт-Петербург 2007. - С. 128-129.

6. Кузьмич, H.H. Изучение строения 2-фенил-4Я-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов / Н. Н. Кузьмич, Лаласв Б.Ю., И.П. Яковлев // Бутлеровские сообщения.-2008.-Т. 13.-№3.-С. 19-22.

7. Кузьмич, H.H. Синтез и биологическая активность продуктов реакции тиогидразидов и N-фенилдитиокарбазатов с оксалил- и малонилдихлори-дами / Н. Н. Кузьмич, М.В. Архипова, Б.Ю. Лалаев, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева // Развитие, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. / Пятигор. гос. фарм. акад. - Пятигорск, 2008. -Вып. 63. С. 585-587.

8. Архипова, М.В. Пути синтеза новых потенциально биологически активных М,8-содержащих гетероциклических соединений / М.В. Архипова, Б.Ю. Лалаев, H.H. Кузьмич, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева И Научно-практическая конференция «Фармация из века в век»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 2008. - С. 20-22.

9. Кузьмич, H.H. Синтез, антимикробная активность и острая токсичность 1-тиобензоил- и 1-метилсульфанилтиокарбонил-3,5-пиразолидиндионов. /

II. Н. Кузьмич, М.В. Архипова, Б.Ю. Лалаев, И.П. Яковлев, Е.П. Ананьева // Материали за IV международна научна практична конференция «Динамика изеледвания - 2008», София, 2008. - Т. 24. - С. 72-74.

Ю.Кузьмич, H.H. Синтез новых производных 4Я-1,3,4-тиадиазин-5,6-дионов и изучение зависимости их острой токсичности от лииофильности / H.H. Кузьмич // Научная конференция «Фармация в XXI веке: эстафета поколений»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 2009. - С. 137-138.

11.Заявка № 2009119977 Российская Федерация, МПК 8 С 07 D 285/17 А 61 КЗ 1/433 А61 Р31/00. Хлорид 2-[(12)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3/У)-илиден)метил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и способ его получения / Н. Н. Кузьмич, М. В. Архипова, И. П. Яковлев, Е. П. Ананьева, -заявл. 26.05.09.

12.Кузьмич, H.H. Тиобензгидразиды и дитиокарбазаты в синтезе новых производных 1,3,4-тиадиазинов и 1,3,4-тиадиазолов / Н. Н. Кузьмич, Б. 10. Лалаев, И. Г1. Яковлев, Т.Л. Семакова, В. Э. Захс // Журнал Общей Химии. - 2009. - Т. 79. - № 7. - С. 1226-1227.

На правах рукописи

Кузьмич Николай Николаевич

Строение, свойства и биологическая активность продуктов ацилирования гидразидов и тиогидразидов карбоновых кислот оксалил- и малонилдихлоридами.

15.00.02 — Фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Печать //. В. Андриановой

Подписано к печати 2.07.2009. Формат 60 х 90/16. Бумага тип. Печать ризограф. Гарнитура «Тайме». Печ. л.3,0. Тираж 100 экз. Заказ 794

Санкт-Петербург 2009

Актуальность темы. Гидразиды и тиогидразиды широко используются в получении различных гетероциклических соединений. Они служат источниками различных оксопиразолинов, окса- и тиадиазолов и -диазинов и их бензо(гетеро)конденсированных аналогов.

Известно, что представители этой группы-гетероциклических соединений обладают разными видами биологической активности. Известны» вещества с кардиотоническим, антибактериальным, фунгицидным, противовирусным, противопаразитарным, противоопухолевым действием, имеются ингибиторы моноаминооксидаз. Многие АН-1,3,4-окса(тиа)диазины используются в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами .невозможен или многостадиен. Сами тиогидразиды, дитиокарбазаты и их комплексы с ионами металлов обладают антибактериальным и фунгицидным действием, однако они не нашли применения в медицине по причине невысокой* избирательности действия и высокой системной токсичности, что вызывает необходимость их химической модификации-. Уместно заметить, что среди соединений, имеющих фрагмент NH-NH-C=0(S), тиогидразиды распространены значительно-меньше в отличие от тиосемикарбазидов. В'литературе отсутствуют упоминания и о взаимодействии гидразидов, тиогидра-зидов и дитиокарбазатов с малонилдихлоридами, а о реакциях гидразидов и тиогидразидов с оксалилхлоридом, приводящих к получению некоторых производных 1,3,4-окса(тиа)диазинов в литературе имеются лишь единичные упоминания.

Поэтому реакции ацилирования гидразидов и тиогидразидов этими реагентами представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска новых эффективных и малотоксичных лекарственных субстанций.

Цель работы заключалась в разработке удобных методов синтеза новых биологически активных производных 1,3,4-гетеродиазинов и (гете-ро)диазолов на основе взаимодействия гидразидов и тиогидразидов карбоно-вых кислот с оксалил- и малонилдихлоридами.

Задачи работы включали:

1. Комплексное изучение закономерности процессов гетероциклизации гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалил- и малонилдихлоридами.

2. Исследование взаимодействия 1,3,4-гетеродиазинов с некоторыми нук-леофильными реагентами.

3. Доказательство строения полученных соединений.

4. Квантово-химическая интерпретация экспериментальных результатов, определение возможностей и границ применения статических индексов реакционной способности в прогнозировании синтеза новых 1,3,4-гетеродиазинов и (гетеро)диазолов с заданным строением и свойствами.

5. Исследование антимикробной и некоторых других видов биологической активности и их связи со строением исследуемых веществ. Научная новизна. Настоящая работа является первым целенаправленным исследованием реакций гидразидов и тиогидразидов ароматических и гетероароматических карбоновых кислот с оксалил- и малонилдихлоридами, в ходе которого было синтезировано около 50 ранее неизвестных гетероциклических и ациклических соединений, изучены их строение и свойства.

Впервые показано, что: Взаимодействие N'-незамещенных гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалилхлоридом приводит к 4£Г-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионам. Причем в кристаллическом состоянии, газовой фазе и в диметил-сульфоксидном растворе окса- и тиадиазины существуют преимущественно в 5,6-диоксо-форме; при действии О- и iV-нуклеофильных реагентов оксадиазины подвергаются расщеплению в результате атаки нуклеофилом атома С5. В аналогичных условиях тиадиазины проявляют устойчивость к действию воды и спиртов, что хорошо согласуется с данными квантово-химических расчетов электронных структур этих соединений. Под действием /V-нуклеофилов тиадиазино-вый цикл разрушается с образованием диамидов щавелевой кислоты, исходных тигидразидов(дитиокарбазатов) и продуктов их деградации; взаимодействие N'-незамещенных гидразидов с малонилдихлоридами, в зависимости от строения последних в среде малополярных инертных растворителей. приводит к образованию 1-ароил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5

1 о дионов и ациклических 2,2-диалкил- N1 ,7V -бис(ароил)пропандигидразидов;

Направление реакций тиобенгидразида с малонилдихлоридами существенно зависит от строения последних и природы растворителя. В зависимости от строения малонилдихлоридов при взаимодействии с N'-фенилтиобензгидразидом образуются хлориды 2-[(г)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)-илиден)алкил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и* 1-тиобензоил-2-фенилпиразолидин-3,5-дионы. В результате реакции S-метил-N'-фенилдитиокарбазата с малонилдихлоридами образуются метил 3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1 -карбодитиоаты;

Полученные соединения проявляют умеренную антимикробную активность, однако хлорид 2-[(Z)-1 -(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)~ илиден)метил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия обладает высокой антибактериальной и фунгицидной активностью, причем минимальные ингибирую-щие концентрации находятся на уровне препаратов, использующихся в терапевтической-практике (ванкомицин, линезолид, флуконазол). Подана заявка на изобретение;

1-тиобензоил-4,4-диэтил-пиразолидин-3,5-дион оказывает выраженное противовирусное действие в отношение штамма Виктория/35/72 A(H3N2) вируса гриппа А. 2-бензилсульфанил-4-фенил-1,3,4-тиадиазин-5,6-дион обладает иммунотропным и цитопротекторным действием, что было показано на модели- панцитопении токсического генеза.

Практическая значимость. В ходе проведенных исследований разработаны препаративные методы синтеза новых 1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов, 1-тиобензоил- и 1-(алкилсульфанилтиокарбонил)пиразолидин-3,5дионов, бис-(5-фенил-2-1,3,4--тиадиазолил)алканов и ранее не описанных хлоридов 2-[(Z)-1 -(3,5-дифенил- 1!Д4-тиадиазол-2(ЗД)-илиден)метил(этил)]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутана. Обнаружены новые классы антибактериальных, фунгицистатиче-ских, противовирусных агентов, а также индукторов неспецифического иммунитета и цитопротекторов. По итогам работы оформлены акты внедрения полученных результатов в учебный процесс ГОУ ВПО СПХФА и в научно-исследовательскую работу ГУ НИИ Гриппа РАМН:

Положения, выносимые на защиту.

1. Реакции гидразидов и тиогидразидов карбоновых кислот с оксалил-хлоридом - эффективный метод синтеза 1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов.

2. При ацилировании гидразидов ароматических кислот малонилди-хлоридами образуются 1-ароил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионы и 2,2-диалкил- АГ',Д^3-бис(ароил)пропандигидразиды. Взаимодействие N'-незамещенных тиобензгидразидов с малонилдихлоридами - путь к получению новых бис(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)метанов и 1-тиоароилпиразолидин-3,5-дионов, обладающих высокой противовирусной активностью.

3. Реакции N'-фенилтиобензгидразидов с моно- и незамещенным малонилдихлоридами - удобные одностадийные методы получения хлоридов 2-[(г)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3//)-илиден)метил(алкил)]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия, обладающих высокой антимикробной активностью.

4. Квантово-химические методы* DFT, МР2 и CBS-4M расчетов электронной структуры и термохимических параметров исследуемых соединений для понимания и объяснения их реакционной способности.

5. Иммунотропная, цитопротекторная и умеренная антибактериальная активность 2-бензилсульфанил-4-фенил-4.#-1,3,4-тиадиазин-5,6-диона.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим пла-ном научно-исследовательских работ ГОУ ВПО СПХФА "Исследование путей синтеза, строения, физических и химических свойств, биологической активно-сти и связи между ними в ряду N-, О-, S-содержащих гетероциклических со-единений с целью поиска новых лекарственных средств" (№ государственной регистрации 01200852357).

Апробация работы. Материалы диссертации прошли апробацию на международной конференции по органической химии «Органическая химия со времен Бутлерова и Бейлыдтейна по настоящее время», Санкт-Петербург, 2006; на региональной научной конференции, студентов и аспирантов СПХФА "Молодые ученые - практическому здравоохранению", Санкт-Петербург, 2007; на межрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии "Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции", Пятигорск, 2007; на международной научно-практической конференции «Стратегические вопросы мировой науки 2007», Днепропетровск, 2007; на межрегиональной конференции- Пятигорской фармацевтической академии "Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции", Пятигорск,2008; на межрегиональной конференции СПХФА "Фармация из века в век", Санкт-Петербург, 2008; на международной научно-практической конференции «Динамика научных исследований», София, 2008; на конференции «Фармация в XXI веке: эстафета поколений», Санкт-Петербург, 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей: 2 в Журнале Общей Химии, в журнале Butlerov Communications, в 62-м и 63-м сборниках трудов Пятигорской фармацевтической академии, тезисы 6 докладов. Подана заявка на изобретение (имеется регистрационный номер).

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, обсуждения результатов собственных экспериментов, экспериментальной части и выводов, содержит 32 таблицы и 30 рисунков. Библиография включает 170 ссылок.

4. ВЫВОДЫ

1. Реакция гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалилхлоридом - путь получения новых 1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов.

2. В кристаллическом состоянии, в растворе1 ДМСО и газовой фазе 2-арил-4#-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионы существуют главным образом в 5,6-диоксотаутомерной форме, что подтверждается данными^ ЯМР- и- ИК-спектроскопии; термохимическими расчетами методом CBS-4M.

3. 1,3,4-Оксадиазин-5,6-дионы при действии О- и iV-нуклеофильных реагентов подвергаются расщеплению по связи С6-0 гетероцикла с образованием оксо(2-бензоилгидразинил)этановой кислоты, её метилового эфира и амидов. В отличие от них 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы с О-нуклеофильными реагентами не реагируют, а под действием JV-нуклеофилов тиадиазиновый цикл разрушается с образованием диамидов щавелевой кислоты, исходных тиогидразидов(дитиокарбазатов) и продуктов их деградации. Химическое поведение 1,3,4-гетеродиазин-5,6-дионов хорошо согласуется с данными квантово-химических расчетов их электронных структур.

4. В реакции с моно- и незамещенным малонилдихлоридом бензгидразиды

1 3 дают только N1 -бис(ароил)пропандигидразиды, а ацилирование гидразидов дизамещенными малонилдихлоридами приводит к образованию Л^1,А^,3-бис(ароил)пропандигидразидов и 1-ароилпиразолидин-3,5-дионов.

5. Взаимодействие тиобензгидразида с малонилдихлоридами - перспективный метод синтеза 2,2,3,3-тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутанов, бис-(5-фенил-2-1,3,4-тиадиазолил)метанов и 1 -тиобензоилпиразолидин-3,5-дионов.

6. Простой путь синтеза хлоридов 2-[^)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(ЗЯ)-илиден)алкил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия и 1-тиобензоил-2-фенил-4,4-диалкилпиразолидин-3,5-дионов - ацилирование N'-фенилтиобензгидразида малонилдихлоридами.

7. Реакции 8-метил->Г-фенилдитиокарбазата с различными малонилдихлоридами протекают с образованием исключительно 1-метилсульфанил-тиокарбонил-3,5-пиразолидиндионов.

8. Продукты взаимодействия гидразидов, тиогидразидов и дитиогидразидов с оксалил- и малонилдихлоридами обладают антимикробной, противовирусной, иммунотропной и цитопротекторной активностью.

9. Присутствие электорноакцепторных групп в фенильном заместителе при атоме С" гетероцикла увеличивает антимикробную активность 1,3,4-оксадиазинов. Токсичность 1,3,4-окса(тиа)диазинов определяется природой атома халькогена в цикле и природой заместителя при атоме N4 гетероцикла.

5: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Методы установления строения

1 1 о ,

Спектры ЯМР Ни "С растворов веществ (Ша-м, IV, Va, б, г, д, VI) в DMSO-^б записаны на спектрометре Bruker АМ-500 (рабочая частота 500.17 и 125 МГц соответственно) Подкорытовым И: С. В качестве внутреннего-стан

I 17 дарта использовался ГМДС. Спектры ЯМР Ни С растворов веществ (Шн-ф, VIII; IX, XI-XV) в DMSO-J6, CDC13 и GF3COOD записаны на спектрометрах Bruker WM-400 (рабочая частота 400 МГц) и Bruker АС-200 (рабочая частота 50 МГц) соответственно Захаровым Вг. И. В качестве внутреннего стандарта использовался ГМДС.

Электронные спектры веществ в 96% этаноле записаны на спектрофотометре СФ-2000 в кварцевых кюветах толщиной 1 см.

ИК спектры веществ в таблетках КВг получены на спектрометре ИК-Фурье ФСМ-1201 Стрелковой Л.Ф. ИК спектр веществ.(Шо), (ХПг) в»раство-ре ДМСО (концентрация 0.02М) записаны, на-спектрометре ИК-Фурье ФСМ-1201 в кюветах из CaF2 при-толщине поглощающего слоя 100 мкм Стрелковой Л.Ф.

Масс-спектры получены на спектрометре MX-1321 с ионизационным напряжением 70 В, температурой, ионизирующей камеры 200°С, в- режиме прямого ввода Мишаревым А.Д:

Кристаллы соединения (XIII) были выращены из раствора ТГФ+ДМСО путем медленного испарения при 18-20 °С. Монокристальный рентгеност-руктурный анализ (РСА) осуществляли на дифрактометре Bruker SMART 1000 CCD (МоКа излучение). Кристалл C36H26N8S4 относится к триклинной сингонии, пространственная группа Р21/п, а=6.4715(16) А, Ь= 10.558(3) А, с=12.717(3) А, а=76.67(2)°, р= 82.058(19), у= 80.495(19), Z=2, Dx=1.399 г/см3, Ri=0.0862 (1>2а1), wR2=0.0796, 2102 ненулевых независимых отражений.

Кристаллы соединения (XVa), прозрачные желтые иглы, были выращены из раствора хлороформ+ДМСО путем медленного испарения при 18-20 f

C. Монокристальный рентгеноструктурный анализ (РСА) осуществляли на дифрактометре Bruker SMART 1000 CCD (МоКа излучение). Кристалл ч

C29H21CIN4S2 относится к моноклинной сингонии, пространственная группа г

Р21/п, <7=14.3931(16) А, 6=14.4841(17) А, с=27.348(2) A, Z= 8, Д,= 1.544 г/см3, i?7=0.1411 (I>2oI), wR2=0.3446, 2102 ненулевых независимых отражений.

Элементный анализ веществ выполнен в лаборатории микроанализа СПХФА.

Интерпретацию ИК, УФ, ЯМР и масс-спектров проводили по [8, 53, 61, 63, 68].

Методы исследования реакционной способности

Квантово-химические расчеты проведены методами CBS-4M (Complete Basis Set Method), DFT с использованием гибридного функционала B3LYP, также с использованием теории пертурбации Мёллера-Плессета (МР2), при помощи программ Gaussian 98W и Gaussian 03W, анализ электронной плотности по теории AIM проводили с использованием программы AIMAU 09.02.01. Для интерпретации расчетов использовали [74, 96].

Методы определения чистоты соединений

Чистоту полученных соединений и контроль протекания реакций осуществляли хроматографически на пластинах Sorbfil. В качестве элюентов использовали ТГФ-Ас0Н-Н20 40:4:3, AcOEt-MeOH 2:1, н-С6Н14-СС14 2:1, AcOEt, h-C6Hi4-Me2CO 4:1, СНСЬ-МсОН 2: Г. Детекцию проводили в УФ-свете и парами йода.

Температуры плавления веществ определяли капиллярным методом и не корректировали.

Температуры плавления полученных соединений, выходы, данные ТСХ и элементного анализа представлены в таблице 32.

Методы получения соединений

Все растворители, используемые для синтетических и спектральных работ, очищали и сушили известными методами [12].

Гидразиды (I а-н) получали гидразинолизом соответствующих сложных эфиров [7]. Тиогидразиды (Io-с, ф) получали тиоароилированием соответствующих гидразинов [99, 100] с помощью тиоароилтиогликолятов натрия. Тиоароилтиогликолевые кислоты получали по методам, описанным в [98]. Их важными предшественниками были дитиокарбоновые кислоты, которым посвящены статьи и обзоры [106, 125, 131]. S-метил и S-6eromi-N'-фенилдитиокарбазаты (1т, у) были получены по видоизмененному нами методу [38].

Оксалилхлорид использовали промышленного производства (Merck).

Малонилдихлориды (Ха-е) получали реакцией малоновых кислот с тионилхлоридом [7].

2-Арил(гетарил)-4//-1,3>4-оксадиазин-5,6-дионы (Щ а-м). Смесь 0.20 моль безгидразида (I а-г) и 0.22 моль оксалилхлорида II в 30 мл безводного бензола кипятили в течение 3.5 часов до прекращения выделения хлороводо-рода. Осадок, выпавший после охлаждения, отфильтровывали, перекристал-лизовывали из бензола или толуола. Выходы 74-85%.

2,4-дифенил-4//-1,3,4-оксадиазин-5,6-дион (Ш н). Смесь 0.20 моль N'-фенилбензгидразида (1н) и 0.22 моль оксалилхлорида (II) в 30 мл безводного бензола кипятили в течение 3.5 часов до прекращения выделения хло-роводорода. Осадок, выпавший после охлаждения, отфильтровывали и сушили. Выход 91%.

2-фенил-4Дг-1,3>4-тиадиазин-5,6-дион (Ш о) и 2-(4-фторфенил)-4Н-1,3,4-тиадиазин-5,6-дион (Ш п). К предварительно охлажденному до 0°С и перемешиваемому, раствору Ch02 моль тиогидразида (1а и 16) в 40 мл сухого СНС1з добавляли раствор0.023'моль (2.0 мл) оксалилхлорида (И) в 15 мл сухого CHCI3, перемешивали при комнатной температуре 2.5 ч, затем кипятили 0,5ч. Реакционную* смесь охлаждали, осадок отфильтровывали и перекри-сталли'зовывали дважды из ацетонитрила. Выходы 338 г (84 %) и 4.13 г (92%).

2,4-дифенил-4//-1,3;4-тиадиазин-5,6-дион (Шр) и? 2-(4-фторфенил)-4-фенил-4Н-1,354-тиадиазин-5,6-дион (111с); К предварительно охлажденному до 0°С и перемешиваемому раствору 0.02 моль тиогидразида (1в и 1г) в 30 мл сухого бензола1 добавляли,раствор-0.022 моль (1.9 мл) оксалилхлорида (П) в 15 мл сухого^ бензола, перемешивали при комнатнойтемпературе 2.5 ч, затем кипятили 0;5ч. Реакционную смесь охлаждали; осадок отфильтровывали и-перекристаллизовывали из смеси бензол-MeCN 2: Г. Выходы 5.25 г (93 %), Шрки'5.11 г (85%), 111с.

2-(метилсульфанил)-4-феннл-4Я-1,3,4-тиадиазин-5,6-дион (Шт). К предварительно охлажденной и перемешиваемой суспензии 8.34 г метил 2-фенилгидразинкарбодитиоата (1а) в 75 мл сухого CCI4 добавляли- раствор 5.88 г (4.0 мл) оксалилхлорида (II) в 15 мл сухого CCU , перемешивали при комнатной температуре 0.5 ч, затем кипятили 3,5ч. Реакционную смесь упаривали в вакууме досуха. Затем добавлялось -30 мл смеси н-гептана и CCI4 (3:1.), нагревали и кипятили 3 мин, а желтый раствор декантировали. Операцию повторяли 3-4 раза. Из декантата при охлаждении выпадал целевой продукт. Смесь охлаждали до 0°С, осадок отфильтровывали, промывали холодным н-гексаном и сушили. Выход 1,79 г (83 %).

2-(бензилсульфанил)-4-фенил-4Я-1,3>4-тиадиазин-5,6-дион (Шу). К предварительно охлажденной и перемешиваемой суспензии 5.49 г S-бензил

3-фенилдитиокарбазата (Iy) в 30 мл сухого бензола добавляли раствор 1.9 мл оксалилхлорида (II) в 15 мл сухого бензола, затем кипятили 5ч. Реакционную смесь упаривали в вакууме до 5 мл и охлаждали до 5-10 °С, в 2-3 приема отфильтровывая осадок, который промывали холодным эфиром и сушили. Выход 5.93 г (82 %).

2-фенил-4-бензил-4//-1,3,4-тиадиазин-5,6-дион (Шф). К перемешиваемой суспензии 4.84 г (20 ммоль) тиогидразида 1д в 30 мл сухого бензола добавляли раствор 2.79 г (22 ммоль) оксалилхлорида (II) в 5 мл сухогобензо-ла затем кипятили 3,5ч. Реакционную смесь охлаждали, растворитель удаляли в вакууме, осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали дважды из смеси бензол-гексан 2:3. Выход 5.57 г (85 %).

Оксо(2-бензоилгидразинил)уксусная кислота (IVa). 1.14г (6 ммоль) 2-фенил-4#-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона кипятили в течение Зч с 1мл воды в 10 мл тетрагидрофурана. Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили. Выход 1.28г (88%).

Метил оксо(2-бензоилгидразинил)ацетат (IV6). 1.14г (6 ммоль) 2-фенил-4//-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона кипятили в течение 2ч с 10мл метанола. Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили. Выход 1.28г (96%).

N-бутил 2-оксо(2-бензоилгидразинил)ацетамид (Va). 1.14г (6 ммоль) 2-фенил-4£/-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона перемешивали при комнатной температуре в течение 5 ч с 0.44 г (6 ммоль) н-бутиламина в 10мл метанола. Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили. Выход 1.45 г (92%).

Л^'-[2-(морфолин-4-ил)-2-оксоацетил]бензгидразид (V6). 1.14г (6 ммоль)-2-фенил-4//-Г,3,4-оксадиазин-5,6--диона перемешивали при комнатной температуре в^ течение 5 чс 0.52г (6 ммоль) морфолина в 10мл метанола. Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили. Выход 1.51 г (91%).

1/ 2

N-- -фенил-А^1 -(бензоил)этандигидразид (Ув). 1.14г (6 ммоль) 2-фенил-4Я-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона перемешивали при комнатной температуре в течение 8ч с 0.65 г (6 ммоль) фенилгидразина в 6 мл метанола:, Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали, перекри-сталлизовывали из этанола и сушили. Выход 1.48 г (83%).

1 "У

N- ^'"-бис(бензоил)этандигидразид (Уг). 1.Г4г. (6 ммоль)' 2-фенил-4Н-1,3,4-оксадиазин-5,6-диона перемешивали при комнатной температуре в течение 4ч с 0.82 г (6 ммоль) бензгидразида в 10мл метанола. Растворитель удаляли отгонкой .в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили: Выход (94%).

N' -(бензоил)-^' -(пиридин-4-илкарбонил)этандигидразид (Уд). 1.14г (6 ммоль) 2-фенил-4#-Г,3-4-оксадиазин-5,6-диона перемешивали при комнатной температуре в течение 4ч с 0:82 г (6 ммоль) гидразида изоникоти-новой кислоты в 10мл метанола: Растворитель удаляли отгонкой в вакууме, осадок отфильтровывали и сушили. Выход 91%.

I ^,

N* -бис(бензоил)пропандигидразид (Х1а). Т.Збг (10 ммоль) бензгидразида кипятили в течение 4ч с 1.48г (10.5 ммоль) малонилдихлорида в 30мл хлороформа. Осадок отфильтровывали, перекристаллизовывали из спирта и сушили. Выход 73%.

1 1,' " '

2-метил-Л7' fN' -бис(бёнзоил)пропандигидразид (XI6). 1.71г (10 ммоль) 4-хлорбензгидразида кипятили в течение 4ч с Г.бЗг (10.5 ммоль) ме-тилмалонйлдихлорида в 10мл . бензола. Осадок отфильтровывали; перекри-сталлизовьтвали из спирта и сушили. Выход 84%.

2тбутил-Л? ,/V' -бис(бёнзоил)пропандигидразид! (Х1в). 1.71т (10 ммоль) 4-хлорбензгидразида кипятили:в течение 4ч с 2'.07г (10.5 ммоль). бу-тилмалонилдихлорида в 10мл бензола. Осадок отфильтровывали, перекри-сталлизовывали из спирта и сушили. Выход 84%.

2,2-димстил-Л^' ,Лт,*-бис(бензоил)пропандигидразид (Х1г) и 1-бензоил-4,4-диметилпиразолидин-3,5-дион (ХПа). 1.36г (10 ммоль) бенз-гидразида кипятили в течение 4ч с 1.77г (10:5 ммоль) диметилмалонилдихло-рида в 10мл бензола: Осадок отфильтровывали, 2,2-д иметил-yV1 ,7V3-бис(бензоил)пропандигидразид (Х1г) и 1-бензоил-4,4:-диметилпиразолидин-3,5-дион (ХПа)» разделяли дробной' кристаллизацией; из толуола и сушили. Выходы 43 и 38% соответственно.

2,2-Диэтил-Л^'Д'-бис(бензоил)пропандигидразид (Х1д) и 1бензоил-4,4-диэтилпиразолидин-3,5-диот(ХПб). Г.Збг (10 ммоль) бёнзгидразида кипятили в течение 4ч с 2.07г (10.5 ммоль) диметилмалонилдихлори

1 ^ да В- 10мл бензола. Осадок ■ отфильтровывали, 2,2-диэтил-А? ,Л/1'-бис(бензоил)пропандигидразид (Х1д) и 1-бензоил-4,4-диметилпиразолидин-3,5-дион (ХПб)> разделяли дробной кристаллизацией из толуола и сушили. Выходы- 45 и 37% соответственно.

1-тиобензоил-4у4-диметилпиразолидин-3,5-дион (ХПв). 4.56 г (0,030 моль) тиобензгидразида,кипятят с 5.41 г (0,032 моль) диметилмалонилдихло-рида в 35 мл безводного дихлорметана в течение 5ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший желто-оранжевый кристаллический осадок отфильтровывают, промывают холодной смесью гексан-СН2С12 2:1. Выход 74%.

1-тиобензоил-4,4-диэтилпиразолидин-3,5-дион (ХПг). 4,56 г (0,030 моль) тиобензгидразида кипятят с 5,5 мл (0,032 моль) диэтилмалонилдихло-рида в 50 мл безводного бензола в течение Зч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший ярко-оранжевый кристаллический осадок отфильтровывают, промывают холодной смесью* гексан-СН2С12 2:1. Затем осадок перекристаллизовывают из смеси гексан-тетрахлорметан 3:1', промывают небольшим количеством холодной смеси гексан-бензол 2:1 и сушат при комнатной температуре. Выход 83%.

1-тиобензоил-2-фенил-4,4-диметилпиразолидин-3,5-дион (ХПд).

4,56 г (0,030 моль) N'-фенилтиобензгидразида кипятят с 5.41 г (0;032 моль) диметилмалонилдихлорида в 50 мл безводного бензола в течение 5ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший рубиновый кристаллический осадок отфильтровывают, затем перекристаллизовывают из смеси гексан-тетрахлорметан 3:1, промывают небольшим количеством холодной смеси гексан-бензол 2:1 и сушат при комнатной температуре. Выход 76%.

1-тиобензоил-2-фенил-4,4-диэтилпиразолидин-3,5-дион (ХПе). 4,56 г (0,030 моль) N'-фенилтиобензгидразида кипятят с 6.30 г (0,032 моль) ди-этилмалонилдихлорида в 50 мл безводного бензола в течение 5ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший рубиновый кристаллический осадок отфильтровывают, затем перекристаллизовывают из смеси гексан-тетрахлорметан 3:1, промывают не I I большим количеством холодной смеси гексан-бензол 2:1 и сушат при комнатной температуре. Выход 78%. метил 3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1-карбодитиоат* (ХПж). 1.84 г (9,3 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятяли с 1.45 г (10.3 ммоль) малонилдихлорида в 30 мл безводного бензола в. течение 4ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают холодной' смесью бензол-гексан 1:1. Затем осадок дважды перекристаллизовывают из смеси бензол-гексан 2:1 и сушат при комнатной температуре. Выход 62%. метил 4-метил-3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1-карбодитиоат (ХПз). 1.68 г (8.5 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятяли с 1.44 г (9.3 ммоль) метилмалонилдихлорида в 10 мл безводного бензола в течение 4ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-гексан 1:2. Затем осадок перекристаллизовывают из гептана и сушат при комнатной температуре. Выход 78%. метил 4-бутил-3,5-диоксо-2-фенилииразолидии-1-карбодитиоат (ХПи). 1.68 г (8.5 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятяли с 1.83 г (9.3 ммоль) бутилмалонилдихлорида в 10 мл безводного бензола в течение 4ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-гексан 1:2. Затем осадок перекристаллизовывают из гептана и сушат при комнатной температуре. Выход 69%. метил 4,4-диметил-3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1-карбодитиоат (ХПк). 1.68 г (8.5 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятяли с 1.57 г

9.3 ммоль) диметилмалонилдихлорида в 10 мл безводного бензола в течение 4ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-гексан 1:2. Затем осадок перекристаллизовывают из гептана и сушат при комнатной температуре. Выход 83%. метил 4,4-диэтил-3,5-диоксо-2-фенилпиразолидин-1-карбодитиоат (ХПл). 1.68 г (8.5 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятили с 1.83 г (9.3 ммоль) диэтилмалонилдихлорида в 10 мл безводного бензола в. течение 4ч, реакционную смесь. охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-гексан 1:2. Затем осадок перекристаллизовывают из гептана и сушат при комнатной температуре. Выход 87%. метил 3,5-диоксо-2,4-дифенилпиразолидин-1-карбодитиоат (Х11м).

1.68 г (8.5 моль) S-метил N'-фенилдитиокарбазата кипятяли с 2.02 г (9.3 ммоль) фенилмалонилдихлорида в 10 мл безводного бензола в течение 4ч, реакционную смесь охлаждали, большую часть растворителя удаляли в вакууме. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-гексан 1:2. Затем осадок перекристаллизовывают из гептана и сушат при комнатной температуре. Выход 75%.

2,2гЗ,3-Тетра(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)бутан (ХШ). К 2.02 г (13.3 ммоль) тиобензгидразида в 11.0 мл сухого хлороформа добавляли 2.40 г (15.5 ммоль) метилмалонилдихлорида и кипятили 6ч. Охлажденную реакционную массу фильтровали через бумажный фильтр, и при испарении фильтрата выпадали бесцветные октаэдры. Выход 2.41 г (52 %).

Бис(5-фенил-1;3;4-тиадиазол-2-ил)метан (XlVa)* К раствору 2.02 г (13.3 ммоль) тиобензгидразида в 11.0 мл сухого ТГФ при охлаждении и перемешивании1 прикапывали 2.18 г (15.5 ммоль) малонилдихлорида в 5:5 мл ТГФ с такой скоростью, чтобы температура реакционной, массы была'не выше1 30°С, после добавления премешивали ещё 4 ч и оставляли на ночь. Выпавший^ осадок отфильтровали, промыли холодным'дихлорметаном, дважды перекристаллизовывали из толуола. Выход 1,25 г (56 %).

1Д-бис(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)этан (XIV6) К раствору 2.02 г (13.3 ммоль) тиобензгидразида в41.0 мл сухого ТГФ при охлаждении и перемешивании прикапывали 2.40 г (15.5 ммоль) метилмалонилдихлорида в 5.5 мл ТГФ с такой скоростью? чтобьг температура реакционной-массы была не выше 30°С, после добавления'перемешивали ещё 4 ч и оставляли на ночь. Затем,большую часть растворителя отгоняли, выпавший осадок отфильтровали и подвергали очистке на хроматографической колонке. Выход 2,37 г (51 %).

2,2-бис(5-фенил-Г,3,4-тиадиазол-2«ил)пропан (XIVb) К раствору 2.02 г (13.3 ммоль) тиобензгидразида в 11.0 мл сухого ТГФ при охлаждении на водяной бане при перемешивании прикапывали 2.62 г (15.5 ммоль) диметил-малонилдихлорида в 5.5 мл ТГФ с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы была не выше 30°С, после добавления перемешивали ещё 5 ч и оставляли на ночь. Растворитель удаляли в вакууме, и через некоторое время продукт закристаллизовывался в1 виде бесцветных игл, которые отфильтровывали, промывали холодной смесью бензол-ТГФ 2:1 и сушили. Выход 1,55 г (64 %).

Хлорид 2-[^)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3^-илиден)метил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия (ХУа). К охлажденной суспензии 4.56г (20 ммоль) N'-фенилтиобензгидразида в 50 мл сухого бензола осторожно добавляют 2.12г (15 ммоль) малонилдихлорида и кипятят в течение Зч. Желто-коричневый осадок отфильтровывают и промывают бензолом, затем нагревают со смесью бензол-ацетонитрил 3:1, теплый раствор фильтруют и желтый осадок промывают небольшим количеством холодного ацетонитрила. Желтый порошок сушили и перекристаллизовывали из воды, удаляя нерас-творяющуюся взвесь фильтрацией через бумажный фильтр. При медленном охлаждении чистый продукт выпадал в виде ярко-желтых игл. Выход 3.89 г (74%).

Хлорид 2-[^)-1-(3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-2(3/7)-илиден) этил]-3,5-дифенил-1,3,4-тиадиазол-3-ия (XV6). К охлажденной суспензии 4.56г (20 ммоль) N'-фенилтиобензгидразида в 50 мл сухого бензола добавляют 2.33г (15 ммоль) метилмалонилдихлорида и кипятят в течение Зч. Оранжево-коричневый осадок отфильтровывают и промывают бензолом, затем нагревают со смесью бензол-ацетонитрил 3:1, теплый раствор фильтруют и желтый осадок промывают небольшим количеством холодного ацетонитрила. Оранжевый порошок сушили и перекристаллизовывали из воды, удаляя не-растворяющуюся взвесь фильтрацией через бумажный фильтр. Чистый продукт отфильтровывали и сушили. Выход 4.04 г (75%).

Методыбиологических исследований.

Антимикробная активность.

Исследования проводили на кафедре микробиологии СПХФА, совместно, с доцентом, к. биол. н., Е. П. Ананьевой; Минимальные подавляющие концентрации (МПК) определяли методом серийных разведений в жидкой питательной среде - мясопептонном бульоне (МПБ) или: среде Сабуро: с последующим высевом на агаризованные среды. Йсследуемые соединения не растворяются в воде, поэтому в качестве растворителя* использовали 20% водный раствор ДМСО, не подавляющий рост ни одной из использованных» тест-культур в концентрациях более 1000 мкг/мл. В качестве тест-микроорганизмов были выбраны», грамположительные бактерии Staphylococcus aureus штамм Р 209 и грамотрицательные бактерии Escherichia coli А ТСС 25922, а: также: дрожжи Candida albicans ' АТСС 885-653: Штаммы тест-организмов были выбраны в соответствии с рекомендациями ГФ XI [13]. Микробная; нагрузка составляла 1000 клеток/мл. Для достижения соответст- ■ вующей^концентрации, микробных клеток; готовили суспензию микроорганизмов; в физиологическом растворе в соответствии со стандартом мутности 10 ЕД (1 млрд., клеток/мл), затем через ряд последовательных разведений получали-конечную концентрацию микробньгх клеток. :

В ряд пробирок наливали по 1 мл МПБ или среды- Сабуро, соответственно для; бактерий и грибов. В первую пробирку вносили 1 мл раствора исследуемого соединения и проводили последовательные; разведения; в ряду пробирок, (перенося; по 1 мл из предыдущей в последующую), после; чего в каждую пробирку ряда вносили по 0.1 мл микробной взвеси (104 клеток/мл), пробирки культивировали при 37°С для бактерий и при 24°С для грибов 24 ч.

Из пробирки, где не наблюдали роста культуры (помутнения среды), делали высев в чашки Петри на мясопептонный агар (МПА) для стафилококка и кишечной палочки и на агаризованную среду Сабуро для С. albicans. Чашки культивировали при 37°С для бактерий и при 24°С для грибов 24 ч.

Исследование токсичности

Острую токсичность была исследована на? 300 белых нелинейных мышах-самцах массой 18-22 г, выращенных в питомнике Рапполово. Вещества вводили внутрибрюшинно в виде суспензии в физиологическом^ растворе (0,9% NaCl), стабилизированной твином-80. Контрольным животным вводили физиологический раствор с твином-80 в той же концентрации. Наблюдение за животными осуществляли в течение 72 часов. Расчет токсикометриче-ских показателей проводили по методу Миллера-Тейнтера.

Острую токсичность при пероральном (р.о.) введении исследуемых веществ крысам-самцам с массой тела 160-180 г оценивали на 40 крысах-самцах. Растворы и суспензии изучаемых соединений приготовлял» на воде очищенной и вводили однократное помощью атравматического желудочного зонда. Гибель животных регистрировали в течение 14 дней от момента затравки. Токсикометрические показателю рассчитывали с помощью метода Миллера-Тейнтера. Опыты поставлены на 40 крысах-самцах, результаты отражены в таблице.

Исследование противовирусной активности Материалы и методы. Вирусы и клетки. Исследования проводились на первичной культуре клеток почек собаки (MDCK). Для оценки противовирусной активности препаратов использовали референс - вирус A(H3N2) А/Виктория/35/72. Данный штамм обладает достаточной гемагглю-тинирующей (1:128) и инфекционной активностью (6,5 lg ИД50/20мкл).

Изучение токсичности препаратов. Клетки MDCK сеяли в 96-луночные планшеты и культивировали при 37°С в среде MEM с добавлением 10% сыворотки крупного рогатого скота до состояния монослоя. Из исследуемых препаратов готовили маточные растворы концентрации 10 мг/мл в диметилсульфоксиде, после чего готовили серию двукратных разведений препаратов в среде MEM от 500, до 1,92 мкг/мл. Растворённые препараты вносили в лунки планшетов и инкубировали 48 часов при 37°С. Оценку степени повреждения клеточного монослоя проводили визуально.

На основании полученных данных определяли минимальную токсическую и рабочую дозу препаратов.

Оценка противовирусного действия препаратов. Определение противовирусной активности препаратов в отношении вируса гриппа А/Виктория/35/72 A(H3N2) проводили на клетках MDCK в 96-луночных планшетах для клеточных культур. Из исходной вируссодержащей алланто

1 т иеной жидкости готовили серию десятикратных разведений от 10" до 10" и вносили в соответствующие лунки с клеточным монослоем. После часового контакта при 36-37° С в лунки добавляли препарат в рабочей концентрации. Результаты-учитывали через 48 часов по реакции гемагглютинации (ГА) со взвесью 0,5% куриных эритроцитов. Вирусингибирующее действие препарата оценивали по снижению титра вируса в опыте по сравнению с контролем.

Изучение влияния соединений (Illy) и (ХПг) на функциональную активность нейтрофилов крови крыс in vitro

Методика. К пробам крови крыс, взятой с антикоагулянтом ЭДТА дикалия, прибавляли 10% раствор желатина, приготовленный на фосфатно-солевом буфере с рН7.4, и инкубировали в термостате при температуре 37°С в течение 1 часа. После инкубации слой плазмы-со значительным количеством лейкоцитов и лимфоцитов крови наслаивали в пробирках на систему фи-колл-гипак для разделения лейкоцитов и лимфоцитов в градиенте плотности и центрифугировали 40 минут при 2000 об/мин.

Интерфазу с содержащимися в ней лимфоцитами отделяли. Осадок лейкоцитов отмывали от незначительного количества эритроцитов и тромбоцитов с помощью 0.4% раствора аммония хлорида в физиологическом растворе с добавлением 25 ЕД гепарина. Осадки ресуспензировали в 5 мл физиологического раствора и исследовали.

Цитохимические показатели лейкоцитов определяли с помощью рутинных методов, описанных в литературе [24].

Фосфатазная активность нейтрофилов (ФАН). Суспензию нейтро-филов крови крыс преинкубировали с растворами изучаемых соединений. Через 10 минут к пробам добавляли субстратную смесь. Перемешивали и инкубировали в термостате в течение 2 часов.

Пробы центрифугировали при 3000 об/мин 5 минут и осадки лизиро-вали 300 мкл чистого ДМСО с добавлением 20 мкл 10% гидроксида натрия. Измеряли абсорбцию проб при 570 нм на планшетном фотометре против контроля на реактивы (ДМСО и гидроксид натрия).

За 100% принимали значение абсорбции контрольных проб без добавления изучаемых соединений. Рассчитывали, насколько изменяется фосфатазная активность нейтрофилов при добавлении соединений (Illy) и (ХПг). Данные отражены в таблице 27.

2.9. Заключение.

Вышеприведенный обзор показывет, что гидразиды, тиогидразиды и дитиокарбазаты являются удобными синтонами для получения практически всех известных типов N, О, S— содержащих гетероциклических соединений; Реакции гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов интересны не только с теоретической точки зрения, но и имеют большое значение для синтеза новых практически значимых ациклических и гетероциклических структур. 1,3,4-Гетеродиазины и -диазолы, а также пиразолы, являясь распространенными продуктами реакций гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов, обладают труднообозримым многообразием видов физиологической активности и играют огромную роль в медицинской химии. Вместе с тем в литературе отсутствуют сведения о реакциях гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с малонилдихлоридами, о реакциях с оксалилхлоридами для гидразидов и N'-незамещенных тиогидразидов имеются лишь единичные упоминания. Исследование реакций N'-незамещенных гидразидов ароматических и гетероарома-тических карбоновых кислот с оксалилхлоридом и вовсе осталось за пределами внимания ученых.

Таким образом, реакции гидразидов, тиогидразидов и дитиокарбазатов с оксалил- и малонилдихлоридами представляют несомненный интерес для синтетической органической химии и в области создания новых эффективных биологически активных веществ с различным спектром биологической активности.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ ГИДРАЗИДОВ, ТИОГИДРАЗИДОВ И S-АЛКИЛДИТИОКАРБАЗАТОВ С ОКСАЛИЛХЛОРИДОМ.

Первые представители 4/7-1,3,4-оксадиазин-5,6-дионов были получены в конце 20-х годов [91, 163] взаимодействием оксалилхлорида с различными N'-арилгидразидами алифатических и ароматических карбоновых кислот. Однако ни тогда, ни позже не1 были предприняты попытки синтеза производных 1,3,4-оксадиазин~5,6-дионов, не содержащих заместителя в положении N4 гетероцикла.

3.1.1. Синтез 4/7-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов.

1,3,4-Оксадиазины (Ша-м) были получены нами взаимодействием соответствующих гидразидов (Ia-м) с оксалилхлоридом (II) в кипящем бензоле, хлороформе или тетрахлорметане (рисунок 1) [28, 33]. Реакцию проводили с 15% избытком оксалилхлорида при концентрации реагентов 5-10% в гетерогенных условиях вследствие невысокой растворимости гидразидов в вышеупомянутых растворителях. Взаимодействие протекало с бурным выделением НС1. Протекание реакции контролировали методом ТСХ.

Аналогично были получены 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы реакцией соответствующих тиогидразидов и S-алкил-З-фенилдитиокарбазатов с оксалилхлоридом при перемешивании в среде слабополярных растворителей при температуре 40-80°С [26]. Выход окса- и тиадиазинов составили 74-94%.

HN N

A + L -нсГ X la-y II IIIa-y

X=0 (а-н), X=S (о-ф); R=Ph, R2=H (a); R^-NCb-CeH^ R2=H (6); R'=4-N02-C6H4, R2=H (b); R1=3,5-]ЧС)2-СбНз, R2=H (r); R^-Cl-CeHi, R2=H (д); R=4-C1-C6H4 , R2=H (e); R1=3-Br-C6H4, R2=H (ж); R1=2,4-C1-C6H3, R2=H (з); R=3-MeO-C6H4, R2=H (и); R1=4-MeO-C6H4, R2=H (k); К1=2-фурил, R2=H (л); ^=2-тиенил, R2=H (м); R'=R2=Ph (н); R=Ph, R2=H (o); R1=4-F-C6H4, R2=H (n); R'=R2=Ph (p); R1=4-F-C6H4, R2=Ph (c); RA=MeS, R2=Ph (т);

R!=BnS, R2=Ph (y); R!=Ph, R2=Bn (ф). Рисунок 1 - Схема взаимодействия гидразидов и тиогидразидов с оксалилхлоридом

3.1.2. Строение 4/зГ-1,3,4-окса- и тиадиазин-5,6-дионов.

Оксадиазины (Ша-м) и тиадиазины (IIIo, п), не имеющие заместителей в положении 4 гетероцикла, потенциально таутомерны и могут теоретически существовать в четырех таутомерных формах (рисунок 2): 4//-5,6-диоксо (А),

5-гидрокси-6-оксо (В), 2#-5,6-диоксо (С) и 6-оксо-3-ий-5-олатной (D). н

N N Т^ =.

АЛ,-АЛ

Ar ^Г ^О Ar X ^О Аг в а Ж nx' н с

VV0 аЛХА d

Рисунок 2 - Схема таутомерного равновесия 2-арил-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов Для определения строения окса- и тиадиазинов (Ша-м, о, п) в кристаллической форме изучались ИК-спектры веществ в таблетках КВг. В спектрах оксадиазинов (Ша-м) в области; 1680-1810 см"1 присутствуют полосы, которые можно отнести к валентным колебаниям связей соответственно С5=О амид-ных и С6=0 сложноэфирных карбонильных групп (таблица 2); следовательно можно отвергнуть таутомерные формы (В и D), имеющие лишь одну карбонильную группу. Аналогично, в ИК-спектрах тиадиазинов (IIIo, п) имеются две близколежащие полосы (1680 - 1695 см"1) в области, характерной для валентных колебаний связи С=0, которые могут принадлежать только тауто-мерным формам (С) или (D). В ИК-спектрах 2Я-5,6-диоксотаутомерных структур (С) окса- и тиадиазинов (Ша-м, о, п) должны были бы отсутствовать полосы колебаний-в области 3200-3250'см"1, относящиеся к валентным» колебаниям связей N-H, однако данные полосы присутствуют в спектрах соединений (III а-м, о, п), что позволяет отвергнуть структуру (С) [25].

Таким образом, по данным ИК-спектроскопии можно сделать предположение, что 1,3,4-оксадиазин-5,6-дионы (Ша-м и 1,3,4-тиадиазин-5,6-дионы (IIIo, п) в кристаллическом> состоянии существуют в 4Н-5,6-диоксоформе (А).

В ИК-спектрах 2,4-дифенил-1,3,4-оксадиазина (Шн) и 2-замещенных-4-фенил(бензил)-1,3,4-тиадиазинов (Шр-ф), не способных к таутомерии, также имеются две полосы (1705 и 1810 см"1 для 1Пн и 1660 - 1695 см"1 для Шр-ф) в области, характерной для валентных колебаний связи С=0. Это сходство является ■ дополнительным подтверждением предпочтительности АН-5,6-диоксоформы (А).

Строение 4#-1,3,4-окса(тиа)диазин-5;6-дионов в диметилсульфоксид-ных растворах изучалось методами ЯМР- и ИК-спектроскопии. В спектрах ЯМР 'Н растворов оксадиазинов-(IIIa-м) (рисунок 3) и тиадиазинов (IIIo, п) характеристическим является узкий синлет в слабом поле (8 12.20 - 12162 м. д. для соединений Ша-м и 12.90 - 12.96 м. д. для IIIo, п), который может относиться как к NH-, так и ОН-группе. Установление его принадлежности было произведено на примере тиадиазина (Шо) с помощью спектра НМВС.

Известно [57], что. величина константы скалярных взаимодействий между атомами зависит от числа связей между ними. Так как при расположении атомов водорода и углерода через четыре и более связей скалярные взаимодействия между ними в спектрах ЯМР обычно не видны, то присутствие в спектре-НМВС (Heteronuclear MultiBond Coherence), оптимизированного на величину скалярной константы /(С-Н) 8 Гц, раствора тиадиазина (Шо) в ДМСО-^б (рис. 4) интенсивного кросс-пика между сигналами протона при 5 12.90 м. д. и углерода С" гетероцикла свидетельствует о наличие сильных скалярных взаимодействий между ними и является доказательством наличия трех (а не четырех) связей между этими атомами, что соответствует 477-5,6-диоксотаутомерной форме (А) тиадиазина (IIIo).

ИК-спектроскопическое изучение гетеродиазинов в диметилсульфок-сидных растворах было проведено на веществах (Ша) и (Шо), которые имеют одинаковые заместители в положении 2. В их спектрах наиболее характеристической является область 1800 - 1680 см"1, где присутствуют 2 полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям связей С=0. Следовательно, в растворах ДМСО для данных гетеродиазинов преобладающей является 477-5,6-диоксоформа.

В спектрах ЯМР гетеродиазинов (Ша-ф) также имеются мультипле-ты протонов бензольных и гетероциклических колец (5 6.69 - 9.02 м: д.), синглеты метиленовых протонов бензильных заместителей тиадиазинов (Illy, ф) 5 4.32 и 5.23 м. д., синглеты в области 3.93-3.95 м. д., относящиеся к протонам метоксигрупп соединений (Ши, к). Химический сдвиг протонов метил-сульфанильной- группы вещества (Шт) имеет значение 8 2.51 м. д. Важно отметить, что соотношения интегральных интенсивностей различных типов протонов в ЯМР ^-спектрах точно соответствуют соотношениям протонов, принадлежащих к разным функциональным группам в рассматриваемых структурах.

1 1

В спектрах ЯМР С для оксадиазинов (Ша-н) (таблица 2) характерны сигналы в области 5 149.6 - 152.4 м. д., принадлежащие углеродам С5 и С6 л цикла, сигналы углеродов С гетероциклов находятся в диапазоне 8 143.5

13

146.8 м. д. У тиадиазинов (Шо-ф) в спектре ЯМР С в растворе ДМСО-^6 имеются характерные сигналы ядер углерода С6 тиолактонных групп (5 174.5

SO

- 176.6 м. д.), сигналы атомов С и С гетероцикла (5 147.9 - 148.5 м. д. и 8 141.0 - 141.9 м. д. соответственно). Следует заметить, что сигналы ядер углерода гетероциклов при замене водорода при N4 на Ph и Вп практически не смещаются (рисунок 5, 6). Сигналы ядер углерода ароматических заместителей находятся в области 8 112.2-160.4 м. д. aee

Рисунок 3 - Спектры ЯМР 'Н соединения (ITIa) и (Шо)в ДМСО-й?6

1k-hmbc.2rr.esp t t it

AL

Е- 0

E- 20

F 40

60

E- 80

100

CO 03

120 §

140

F-160

E-180

200 с 220 г И I I II I II J I || I I J | I N I I I I I I | I I I I II II I I I I и I I I M | I И Ч II N | I I I 4 M I I | J n I I I 1 I 1 | I II I | I I I 1 I I I I I | I 1 1 I I I i I I I ■ I I ' | I M I I M I I | I I 4 I I*

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2

F2 Chemical Shift (ppm)

Рисунок 4 - Спектр ЯМР HMBC раствора 2-фенил-4Я-1,3,4-тиадиазин-5,6-диона (Шо) в ДМССМй

JNK-40. INVGATP AU

-» о

KS

Is? 3 SS15S1S6 a? 4 s' я й я я' й а я

II ТГ^ЭДТ

Ш Щ РЪ ^ г^

U-UJU jilL

Jl i П1111mrii»mn111 ini n iTTTrn r

100 90 ppm)

Рисунок 5 - Спектры ЯМР 13C соединений (Ша(вверху) и Шн (внизу)) в ДМСО-с/6 Ijlj. С» jjj

I SSI I ч *4

О № Ф n л

1UI

Jl

11 ггуп Г11 П11| HI l*n 111 111 ppm)

Г", Mjii/llfttflNKt^r-ti^ij^i frp'p

Ч-*

Mb

St'S! lll|lllllllll|lUllllll|lllllllll|IIIIIHIIllllllllM|IHIIIIIIHIIIIIIII|inHIIII|lllll|llltlllllllll|nllll"lllllllllll|n>MIH»|lllllllll|lllllllll|IIUinil|ll

220 200 180 1W 140 120 100 SO 60 ppm)

И|11|Ц1111|1И111111|МЧЧ1Ч|Ч111|1И|1|||И>11ЦЧ|И

40 20 0

Рисунок 6 - Спектры ЯМР 13С и 1Н соединения (Шо(вверху) и Шр(внизу)) в ДМСО-de

Шр - СБС13+ДМСО-d6)

Исследование таутомерного равновесия в газовой фазе было проведено термохимическими расчетами с использованием комплексного метода CBS-4М [130] на примере 2-фенил-477-1,3,4-окса(тиа)диазин-5,6-дионов (Ilia, о) (таблица 1) при помощи программы Gaussian 03W. Этот метод является весьма-точным (среднее абсолютное отклонение от экспериментальных результатов находится в пределах 2.0 ккал/моль) и в отличие от других методов ah initio не является столь затратным по времени. Результаты1 вычислений представлены в таблице 1.