Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона с N-нуклеофилами, строение и биологическая активность продуктов реакций

На правах рукописи

ЮСКОВЕЦ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 5-АЦЕТИЛ-4-ГИДРОКСИ-2Н-1,3-ТИАЗИН-2,6-ДИОНА С Ы-НУКЛЕОФИЛАМИ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ

15 00.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

003454291

Диссертация выполнена на кафедре органической химии ГОУ ВПО «Санкт Петербургской государственной химико-фармацевтической академии» Федерально го агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации.

Научный руководитель:

академик РАЕН, доктор химических наук, профессор Ивин Борис Александрович.

Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук, профессор Кузнецов Петр Васильевич, доктор фармацевтических наук, профессор Куклин Владимир Николаевич.

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение науки «Институт токсикологии» Фед рального медико-биологического агентства Российской Федерации.

Защита состоится 2 декабря 2008 г. в 17 часов на заседании Диссертационно Совета Д. 208.088.01 при Государственном образовательном учреждении высш профессионального образования «Санкт-Петербургской химико-фармацевтическ академии» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развит по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербу ской государственной химико-фармацевтической академии» по адресу: 197341, г. Санкт-Петербург, пр. Испытателей, 14.

Автореферат разослан 30 октября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к. фарм. н.

Марченко Н.

1 Общая характеристика работы

Актуальность темы. Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азины, что обусловлено многими причинами практического и теоретического характера. Особого внимания заслуживают замещенные гидро-кси(оксо)пиримидины и их производные в связи с участием многих из них в физиологических процессах протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги пиримидинов - 1,3-тиазины, изучены гораздо меньше. Наименее изученной группой остаются 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов. На сегодняшний день в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 5-ацетил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-диона с Ы-нуклсофилами. Ранее работами кафедры органической химии СПХФА было показано, что производные гидрокси(оксо)-тиазинов, как и гид-роксипиримидинов, являются перспективным классом гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, было установлено, что 2-арил-4-гадрокси-6//-1,3-тиазин-6-оны представляют собой новую группу противоопухолевых агентов. Однако, о других производных 1,3-тиазинов почти нет данных, очевидно потому, что до сих пор не существуют достаточно простые и удобные методы синтеза этих перспективных соединений. В связи с этим поиск новых подходов к синтезу 1,3-тиазинов и изучение их-химических свойств, представляется актуальной задачей. Кроме того, 1,3-тиазины могут быть использованы в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами невозможен или многостадиен. Таким образом, 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств. Поэтому, все вышесказанное определяет необходимость проведения дальнейших исследований в этой области химии гетероциклических соединений.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состояла в разработке новых методов синтеза гидрокси(оксо)- 1,3-тиазинов и пиримидинов, изучении их строения, физических и химических свойств, некоторых видов биологической ак-

тивности, методов установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ. Задачи работы заключались в том чтобы:

1. Разработать неизвестные ранее методы синтеза потенциально биологически активных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов'и пиримидинов.

2. Исследовать взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с некоторыми М-нуклеофилами.

3. Доказать строение синтезированных соединений.

4. Изучить противосудорожную, анальгезирующую, антимикробную, противогрибковую и противоопухолевую активность некоторых из полученнь соединений.

5. Разработать методы установления качества наиболее активных, из синтези рованных БАВ.

Научная новизна. Впервые показано, что трехкомпонентная конденсация ма лоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами карбоновых кислот являете удобным способом построения тиазинового цикла. Открыта новая реакция транс формации тиазинового цикла 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов в пири мидиновый под действием первичных аминов, сопровождающаяся экструзией серо киси углерода и приводящая к 1-замешенным- 6-алкилурацилам, в том числе, и ациклическим аналогам нуклеозидов.

Впервые установлено, что:

а. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с гидразин ми или гидразидами кислот в диметилформамиде приводит к труднодоступны производным 1 -амино-6-метилурацила;

6. Продуктами реакций 5-ацетил-4-гидрокси-27/-1,3-тиазин-2,6-диона с мон замещенными гидразинами в пропан-1-оле являются 5-метил-3-оксо-2-замеще1 ные-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамиды;

в. 5-Ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,б-дион реагирует с 1,2-фениленд амином и карбонильными соединениями, образуя 4-гидрокси-5-(2-замещенны 2,3 -дигидро- 1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Я-1,3 -тиазин-2,6-дионы;

г. При нагревании легкодоступных 5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3-дигидро-

1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов в диметилформа-миде с хорошими выходами образуются 7-ацетил-6-замещеиные-6,7-дигидро-пиримидо[1,6-а][1,5]-бензодиазспин-1,3-дионы - производные не описанной ранее конденсированной гетероциклической системы.

д. 4-Гидрокси-5-[Ы-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион обладает выраженной противоопухолевой активностью.

Практическая значимость. Разработаны новые удобные методы препаративного синтеза производных гидрокси(оксо)-1.3-тиазинов, пиримидинов, пиразолов, 1,5-бензодиазепинов, и ииримидо[1,6-а][1,5]бензодиазспинов из легкодоступных предшественников, а именно: 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов, 1-заме-шенных-б-алкилурадилов, производных 1-амино-6-метилурацила, 5-метил-З-оксо-2-замещенных-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамидов, 4-гидрокси-5-(2-замещсн-ных-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов, 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5] бензодиазепин-1,3-дионов.

Таким образом, решена проблема доступности соединений этих классов для дальнейших исследований в области поиска новых биологически активных веществ, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промышленности и других областях практической деятельности. Среди синтезированных соединений выявлены вещества с выраженным противоопухолевым действием, про-тивосудорожной и анальгезирующей активностью. Целесообразно провести дальнейшие исследования противоопухолевой активности в ряду 4-гидрокси-5-[Ы-(замещснных)-этанимидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов. Положения, выносимые на защиту.

1. Новый метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.

2. Новый метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов, в том числе производных 1 -амино-6-метилурацила.

3. Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бен-зодиазепин-1,3-дионов

4. Противосудорожная и анальгезирующая активность 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфе-нил)-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона.

5. Противоопухолевая активность 4-шдрок<"и-5-[1\Г-(2-гидроксифенил)-этанимидо-ил]-2#-1,3-тиазин-2,6-диона.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на трех международных и всероссийских конференциях и симпозиумах.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 статей в журналах рекомендованных ВАК и тезисы 6-и докладов на конференциях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, обсуждения результатов 'эксперимента и выводов, содержит 43 таблицы и 68 рисунков. Библиография включает 126 ссылок.

2 Основное содержание работы

2.1 Новый метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дионов

В соответствии с основной целью работы мы решили использовать тиоциа-нат-ион в качестве трехатомного Ж^-фрагмента для построения тиазинового цикла. Нами впервые было установлено, что при взаимодействии роданида калия с малоновой кислотой и двумя эквивалентами уксусного ангидрида в уксусной кислоте при комнатной температуре с выходом 69% образуется 5-ацетил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дион (1а) (рис. 1). Ранее 1,3-тиазин (1а) был получен нагреванием смеси ксантогенамида, малонойой кислоты и РС13, однако, при проверке оказалось, что выход целевого тиазина весьма низок (<5%). Оба образца 5-ацетил-4-гидрокси-2/1-1,3-тиазин-2,6-диона (1а) оказались идентичны продукту С-ацетилирования труднодоступного и мало стабильного 2,4,6-триоксо-1,3-тиазина (рис. 1).

Реакции малоновой кислоты с роданидом калия и пропионовым или масляным ангидридами в растворах соответствующих кислот в аналогичных условиях даю 1,3-тиазины (16, в) соответственно. Предлагаемый нами метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Н'-1,3-тиазин-2,6-дионов (1а-в) представляется очень удобным из-з доступности, дешевизны исходных веществ и простоты реализации процесса. Реак ции завершаются за 72 ч при комнатной температуре, а для выделения целевог продукта достаточно разбавить реакционную массу водой и отфильтровать его.

о о ко

-он кбсм 11 н

_он 2 (КС0)20, (*СООН 1 X

п ОБО

I, Я = Ме(а), ЕЦб), Рг(в) |а"в

Э Н

^ Л ^ . 0 0

Ме О ЫНг {О Н20 II I н

' '' МеУ^Ы'

РС13 9 Т N "С°2 1 1

л I I ОБО

1а

О О ? он^о

-ОН 30С12> )~С1 Ме"0^ЫН2г Ас20 ?

-ОН }-С\ СН2С|2 о о О О о^О

0 1а

Рисунок 1 - Синтез 5-ацил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дионов (1а-в)

Индивидуальность всех синтезированных нами соединений (здесь и далее по тексту) доказана методом ТСХ, состав подтвержден данными масс-спектров и элементного анализа, строение - методами ЯМР 'Н и 13С, УФ, ИК и масс-спектро-скопии. В спектрах ЯМР ]Н соединений (1а-в) 9 СБС13 наиболее характерным является присутствие чрезвычайно слабопольного сигнала протона группы ОН (17.6718.08 м. д.), вовлеченного во внутримолекулярную водородную связь. Кроме того, присутствуют сигналы протона группы N11 (8.4-9.0 м. д.) и протонов алкильных групп ацила (1.0-3.2 м. д.). В спектрах ЯМР 13С тиазинов (1а-в) в ДМСО-^б наблюдаются сигналы атомов углерода ацилыюй группы С5-СО-11 (198-202 и 8-40 м. д.) и типичные сигналы атомов углерода тиазинового цикла - С2 (179.5-180.3 м. д.), С4 (173.4-173.6 м. д.), С6 (163.2-163.3 м. д.) и С5 (100.4-101.2 м. д.).

5-Ацетил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дион (1а) реагирует с иодметаном в присутствии К2СО3, образуя продукт М-мтилирования - 5-ацетил-4-гидрокси-3-метил-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (1г) (рис. 2).

Hv л н. л Ме

О О 0 0 0 0

0ASA0 ™so 0ASA0 е<>0 0AsA0

lr la , 1д

Рисунок 2 - Метилирование 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона (1а)

В спектре ЯМР 'Н и 13С соединения (1г) присутствует характерный синглет группы NCH3 3.44 м. д. и 29.3 м.д., в масс-спектре - пик молекулярного иона - m/z 201 (50%, [М+]).

При обработке избытком диазометана в эфире тиазин (1а) образует продукт диметилирования - 5-ацетил-4-метокси-3-метил-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (1д). В спектре ЯМР 'Н и 13С соединения (1д) присутствуют характерные синглеты групп NCH3 (3.36 м. д. и 31.4 м. д.) и ОСН3 (3.97 м. д. и 58.6 м. д.). В масс-спектре - пик молекулярного иона - m/z 215 (7%) [М+].

2.2 Новый региоселективный метод синтеза 1-замсщенных-6-алкилурацилов

Реакции тиазинов (Ia-в) первичными алкил- и ариламинами в этаноле или ди-оксане протекают без раскрытия тиазинового цикла с образованием только соответствующих оснований Шиффа (IIa-ф) даже в присутствии значительного избытка амина и при продолжительном кипячении реакционной смеси (рис. 3).

В спектрах ЯМР 'Н иминотиазинов (IIa-ф) в ДМСО-а^ присутствуют синглеты протонов групп ОН (12,58-14.67 м. д.), NH (11.32-11.87 м. д.), сигналы протонов ал-кильных групп ацила (0.75-2.77 м. д.), и заместителей у иминного атома азота. В спектрах ЯМР !3С наблюдаются сигналы атома углерода группы C5C=N (~170 м.д.), атомов углерода заместителей, связанных с атомом азота и сигналы атомов углерода тиазинового цикла С5 и С2, С4, С6 (96-98 и 160-180 м.д., соответственно). При этом в спектрах иминотиазинов (IIa-ф) отсутствуют характерные для исходных 5-ацил-тиазинов сигналы протона гидроксильной группы, связанного внутримолекулярной водородной связью (17-18 м.д.), и сигналы карбонильных атомов углерода ацильных групп, расположенные в спектрах исходных 5-ацилтиазинов (Ia-в) вблизи 200 м.д.

В УФ щектрах растворов соединений (Иа-ф) в 96.5% этаноле присутствуют аве полосы юглощения: 260-263 и 297-310 нм, в отличие от исходных 5-ацил-,3-тиазинов (а-в), которые поглощают при 216-218 и 276-279 нм.

О

N14 N^0 Оа^Ду-Ме

"К ЧМе

У

Шх

0Н'0 О Б^О

ЕЮН

о^о80-98

1а-в

Иа-ф

Д

я2-мн2

о

Лт

N О

и2 60-85% Ша-ш

-Н

о

ДМФА & -

- СОБ

N О

И1

Н +с:

о J

I, Я1 = Ме (а), Е1 (б), Рг (в).

II, Я1 - Ме; Ы2 = Н (а), СН2СН=СН2 (б), С6Н13 (в), СН2СН2ОН (г), СН2СН(ОН)СН2-ОРЬ (д), СН2СН2СООН (е), СН2РЬ (ж), СН2(С6Н4-С1-3) (з), РЬ (и), 2-1ЮС6Н4 (к), 3-АсС6Н4 (л), 3-(НОСН2)С6Н4 (м), 4-МеС6Н4 (н), 4-МсОСбН4 (о), 1-нафтил (п), 2-нафтил (р), 1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-7Я-пиразол-4-ил (с), МНСОРИ (т), 2-Ш2С6Н4 (у); Я1 = Рг, II2 = 4-МеСбН4 (ф).

III, И.1 - Ме, Я? = СН2СН2ОН (а), СН2СН2ОАс (б), СН2СН=СН2 (в), С6Н13 (г), СН2РЬ (д), РЬ (е), 4-МсОС6Н4 (ж), 4-МеС6Н4 (з), 2,3-МеС6Н3 (и), 4-ЕЮОСС6Н4 (к), 4-ВгС6Н4 (л),

2-Ш2С6Н4 (м), 2-ОНС6Н4 (н), 2-С1С6Н4 (о), 3-К02С6П4 (п)', 3-НОСН2С6Н4 (р),

3-МеСОС6Н4 (с), 2-пиридил (т), 1-нафтил (у), 2-нафтил (ф), 1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-7#-пиразол-4-ил (х), 2-гидрокси-1-(гидроксиметил)-2-(4-нитро-фенил)этил-1 (ц), 2-(6-метилураци.т-1-ил)этил-1 (ч);

Я1 = Е1, Е2 = Р11 (ш)

Рисунок 3 - Синтез 1-замещенных-6-мегилурацилов (Ша-ф)

В более жестких условиях происходит глубокая трансформация тиазинового цикла - нами впервые было установлено что, при кипячении тиазина (1а) в избытке анилина с хорошим выходом образуется 1-фенил-6-метилурацил (Ше). Исследование применимости этой новой, ранее не описанной, реакции к другим первичным аминам показало, что 5-ацилтиазины (1а-в) при взаимодействии с первичными ал-кил-, арил- и гетероариламинами в кипящем ДМФА региоселективно образуют 1-замещенные-6-алкилурацилы (Ша-ш) с выходами 60-85% (рис. 3). Вероятно, сна-

чала образуется основание Шиффа, которое при нагревании теряет молекулу COS, а

I

образующийся промежуточный линейный интермедиат стабилизируется в результате переноса протона и образования ацилизоцианата, который затем циклизуется в 1-замещенный-6-алкилурацил (рис. 3). Действительно, при нагревании оснований Шиффа (II) в ДМФА были получены те же 1-замещенные 6-алкилурацилы (III).

Предлагаемый нами метод оказался пригодным для синтеза производных 6-метилурацила содержащих у атома N1 весьма сложные полифункциональные заместители. Например, при нагревании в ДМФА основания Шиффа (Ис), полученного из 4-аминоантипирина, образуется урацил (IIIx) (рис. 3). Возможность применения этого метода для синтеза ациклических аналогов N'-нуклеозидов 6-метилурацила продемонстрирована нами на примере некоторых алканоламинов. Так исходя из 2-амино-1-(4-нитрофенил)-пропан-1,3-диола, продукта гидролиза левомице-тина, был получен 6-метилурацил (Шц) (рис. 3).

В спектрах ЯМР 'Н соединений (Ша-ш) в ДМСО-й?й присутствуют характерные для 6-алкилурацилов синглеты протонов групп NH (11.2-11.35 м. д.), С5Н (5.445.65 м. д.), С6СНз (1.75-2.25 м. д.) и типичные сигналы протонов заместителей у атома азота N1. В спектрах ЯМР С урацилов (Ша-ш) наблюдаются характерные сигналы атомов углерода-С4 (162.4-163.3 м. д.), С2 (153.6-155 м. д.), С6 (151.1-151.9 м. д.), С5 (100.6-101.2 м, д.) и Сб-СН3 (19.1-20.3 м. д.). Значения химсдвигов согласуются с литературными данными для синтезированных ранее соединений. УФ спектры соединений (Ша-ш) в 96.5% этаноле характерны для 1-замещенных-6-алкил-урацилов и имеют два максимума поглощения при 203-208 и 260-267 нм.

2.3 Новый региоселективный метод синтеза 1-амино-6-метилурацилов

Тиазин (1а) очень легко и быстро (5 мин. при комнатной температуре) реагирует с гидразинами и гидразидами кислот, давая соответствующие гидразоны с выходами 90-95% (рис. 4). В более жестких условиях происходит глубокая трансформация тиазинового цикла - нами впервые было'установлено, что при кипячении эк-вимольной смеси тиазина (1а) с алкилгидразинами, арилгидразинами или гидразидами кислот в диметилформамиде региоселективно образуются производные

1 -амино-6-метилурацила (IVa-ф) с выходами 65-90% (рис. 4). Процесс сопровождается выделением COS. При взаимодействии гидразида 4-аминобензойной кислоты с двумя эквивалентами тиазина (1а) в реакцию вступают обе первичные аминогруппы, имеющиеся в молекуле, и образуется соединение (1Уф) (рис. 4).

В спектрах ЯМР *Н 1-амино-6-метилурацилов (IVa-ф) в ДМСО-с/й присутствуют синглеты протонов групп N3H (11.08-11.76 м. д.), С5Н (5.39-5.74 м. д.), метальной группы С6-СН3 (1.87-2.28 м. д.) и типичные сигналы протонов заместителей. В спектрах монозамещенных производных наблюдается характерный сигнал протона N'-NH-R (10.42-11.37 м. д. для R = ацил; 5.79-8.67 м. д. для R = арил, алкил).

R1

I

X

0К0

0Л8Л0 ДМФА

R'

Me-^Q^NH 90-95 % 0^0

Д

-COS

IVa-ф 65-90%

R1 N

R'%' О

Me

H

R'%'

Me

NH H

IV, Ш1; НЫМе (а), МеЫМе (б), ШСН2Р11 (в), НМ>Ь (г), Ш(2-МеС6Н4) (д), НИ(4-М02С6Н4) (е), ИЫ(2,4,5-С13С6Н2) (ж), РШРЬ (з), РЬМСН2РЬ (и), К=С(РЬ)2 (к), ШАс (л), АсИАс (м), п-РгСОКН (н), РЬСОШ (о), 2-МеОС6Н4СОШ (п), 3-МеОС6Н4СОШ (р), 3-ВгС6Н4СОШ (с), 2-фурилСОЫН (т), 4-С1С6Н4ОСН2СОШ (у).

Рисунок 4 - Синтез 1-амино-6-метилурацилов (1Уа-ф)

В спектрах ЯМР 13С 1-амино-6-метилурацилов (ГУа-ф) наблюдаются характерные сигналы атомов углерода С4 (161.8-162.3 м. д.), С2 (153.0-156.9 м. д.), С6 (149.3150.6 м. д.), С5 (99.4-100.4 м. д.), метальной группы Сб-СН3 (17.5-18.7 м. д.) и типичные сигналы атомов углерода заместителей..

2.4 Новый метод синтеза 2-замещенных-5-метил-3-оксо-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамидов

Нами впервые было установлено, что направление реакции 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона (1а) с монозамещенными алкил- и арилгидрази-нами существенно зависит от условий ее проведения. Так оказалось, что при кипячении эквимольной смеси реагентов в этаноле или пропан-1-оле образуются не производные 1-амино-6-метилурацила (IV), а 5-метил-3-оксо-2-замещенные-2,3-ди-гидро-1Я-пиразол-4-карбоксамиды (Уа-ж), в результате нуклеофильной атаки по атому углерода С6 тиазинового цикла (рис. 5).

•"к

О ^О

МеАЛмН

<ААо 1-Рг0Н

1а

аЫНЫНг

или

,

Ме

1-РЮН

Н

I

рг^М^О

Ме^СГ^ЫН

О

ДМФА

/т

или

-С'ОЭ

СС* ХУ

1Уд 1Уе

О

/г

V, Я = Н (а), Ме (б), СН2С00Е1 (в), СН2РЬ (г), РЬ (д), 4-МеОС6Н4 (е), 2-ру (ж).

Рисунок 5 - Синтез 2,3-дигидро-1 Я- пиразол-4-карбоксамидов (Уа-ж)

Процесс сопровождается выделением серокиси углерода, но в данном случае, вероятно, это С2ОБ, а не С6ОБ, как при кипячении в ДМФА. Реакция весьма чувствительна к стерическим факторам и электронным эффектам: например, при взаимо-

действии с 2-толил-идразином или 4-нитрофенилгидразином производные пиразола не образуются - в щопаноле процесс останавливается на стадии образования гидра-зонов, а в жестких условиях (при кипячении в ДМФА) приводит к 1-амию-6-метилурацилам (IV,, и IVe) соответственно. В случае 4-метоксифенилгидразша напротив, образование пиразола становится единственным направлением реакцвд, из-за повышенной нутеофильности атома азота NH 4-метоксифепилгидразинг. В этом случае даже в условиях способствующих синтезу 1-амино-б-метилурацилоь (кипячение в ДМФА) образуется только пиразол (Ve).

В спектрах ЯМ? ]Н 5-метил-3-оксо-2-замещенных-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамидов (Va-д) в смеси CDCl3/flMCO-d6 (10/1) наблюдается уширенный синглет протона групгы NH (11.46-12.43 м. д.), два характерных, уширенных синг-лета протонов амиднсй группы (5.64-8.20 м. д.), синглеты протонов С5-метильной группы (2.32-2.48 м. д.) и типичные сигналы протонов заместителей у атома азота N2. В спектрах ЯМР 13С соединений (Va-ж) в ДМСО-с16 наблюдаются характерные сигналы С5-мстидьной группы (10.3-12.5 м. д.), атома углерода амидной группы (158.5-162.1 м. д.) и атомов углерода пиразолонового цикла: С3 (164.7-167.5 м. д.), С4 (96.7-97.6 м. д.), С5 (142.6-150.0 м. д.), и типичные сигналы атомов углерода заместителей у атома азота N2.

2.5 Новый метод синтеза 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-7Я-1,5-бензодиазепии-4-ил)-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов

При взаимодействии тиазина (1а) с о-фенилендиамином в кипящем изопропа-ноле (5 мин) с выходом 98% нам удалось получить иминотиазин (Ну), тогда как в кипящем ДМФА происходит экструзия COS и образуется 1-(2-аминофенил)-6-метилурацил (Шм) (рис. 6). Мы обратили внимание, что раствор соединения (Пу) в ацетоне постепенно желтеет и по данным ТСХ в нем накапливается вещество обладающее ярко-желтой флюоресценцией в ультрафиолетовом свете.

Оказалось, что при этом образуется 5-(2,2-диметил-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензо-диазепин-4-ил)-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (Vly), а не просто основание Шиффа по свободной аминогруппе о-фенилендиамина, как можно было бы предпо-

дожить. Соединения (У1а-ф) были синтезированы в результате кипячения смеси иминотиазина (Пу) с 1.5-2-х кратным избытком альдегида или кетона в пропан-1-оле в течение 1-1.5 ч в присутствии каталитических количеств трифторуксусной кислоты (выходы 60-90%). Достоинством предлагаемого нами метода является простота выделения продукта реакции - обычное фильтрование реакционной смеси и промывание кристаллов спиртом. Сырой продукт, по данным ТСХ, ЯМР 'Н и 13С, масс-

спектрометрии и элементного анализа, является чистым веществом.

0Н0

НзС^Ч^

N4

1а

ДМФА

аМНг

1-РЮН

5 мин.

гГ2

НзС^у^ЫН О Б^О

Пу

98%

1 час

Ьо

в

о

НзС N^0

Шм

п-РЮН, ТРА

67%

60-90 %

VI, Я = Н; Л1 = РЬ (а), 4-МеС6Н4 (б), 4-НОС6Н4 (в), 3,4-НОС6Н3 (г), 4-МеОСбН4 (д), 3-МеО-4-НОС6Н3 (е), р-пиперонил (ж), 4-Ме21ч[СбН4 (з), 4-аСбН, (и), 2-С1С6Н4 (к), 4-Ж:С6Н4 (л), 4-Ш2С6Н4 (м), 2-фурил (н), 3-индолил (о), (Е)Ме-СН-СН (п), (Е)РЬ-СН=СН (р), (Е)(2-фурил)-СН=СН (с), СН(Ме)2 (т); Я = Ме, Я1 = Ме (у); II = И.1 = (СН2)5 (ф).

Рисунок 6 - Синтез производных 2,3-дигидро-7#-1,5-бензодивзепина (УТа-ф)

4-Нитробензальдегид в этих условиях не образует соответствующий бензодиа-зепин (У1м) даже при продолжительном кипячении (5 ч в пропан- 1-оле). Однако эту проблему нам удалось решить кипячением смеси соединения (Пу) с избытком 4-нитробензальдегида в ледяной уксусной кислоте,

В спектрах ЯМР 'Н синтезированных 1,5-бензодиазепинов (VIa-ф) в ДМСО-<^б присутствуют дублеты дублетов протонов С2Н-С3Н2 2,3 -дигидро-1#-1,5-бензодиа-зепина, образующих спиновую систему ЛВХ: дублет дублетов С2-Нх (4.80-5.23 м. Д-)> -Лх ~ 11.5 Гц н Jbx ~ 2-3.5 Гц; дублет дублетов С3-Нь (3.55-4.17 м. д.), Jab к 12.213.7 Гц и УЬх ~ 2.0-3.5 Гц, последняя константа в ряде случаев близка к нулю из-за близости двугранного угла Нх-С2-С3-Нь к 90°. Поэтому дублет дублетов в этих случаях вырождается в псевдодублет; дублет дубчетов С3-На (2.99-3.23 м. д.), Jab ¡= 12.213.7 Гц и J^ ~ 9.2-11.5 Гц, который из-за близости значений констант Jab и JiX иногда вырождается в псевдотриплет. Кроме того, присутствуют синглеты протонов групп ОН (13.80-14.07 м. д.), NH (11.65-11.85 м. д.) тиазинового цикла, синглет протона группы N'H (5.54-6.35 м. д.) 2,3-дигвдро-1Я-1,5-бензодиазепина, перекрывающиеся мультиплеты атомов водорода бензольного кольца и арильных заместителей у С2 1,5-бензодиазепинового цикла (6.25-7.41 м. д.), и отсутствует синглет протонов метильной группы, имеющийся в спектре исходного соединения (Ну) (2.38 м. д.).

В спектрах ЯМР 13С соединений (VIa-ф) в ДМСО-<^6 наблюдаются, отсутствующие в спектрах исходных веществ, характерные сигналы атомов углерода 2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепина: С2 (60.6-67.3 м. д.), С3 (33.6-39.5 м. д.), С4 (167.5168.3 м. д.) и типичные сигналы атомов углерода 1,3-тиазинового цикла, офенилен-диаминового фрагмента структуры и заместителей у С2 1,5-бензодиазепина.

2.6 Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-днгидро-пиримидо[1,6-а][1,5]бешодиазешш-1,3-Д"онов

2,3-Дигидро-1#-1,5-бензодиазепины (VIa-м) легко и с высокими выходами ацилируются уксусным ангидридом по атому N1 бензодиазепина (рис. 7). Феноль-ные гидроксилы соединений (Vie и У1з) также ацилируется избытком уксусного ангидрида в условиях реакции, в отличие от группы NH индола соединения (VIk).

В спектрах ЯМР 'II ацилированных бензодиазепинов (VIIa-м) в ДМСО-df, присутствуют характерные дублеты дублетов протонов С2Н-С3Н2 2,3 -дигидро-1//-1,5-бензодиазепинового цикла, образующих спиновую систему АВХ: дублет дублетов протона С2-Нх(5.89-6.23 м. д.), Jm ~ 13.1-13.3 Гц и Jbx ~ 2.7-4.0 Гц; дублет дублетов протона С3-Нь (3.98-4.16 м. д.), Jab = 12.6-13.0 Гц и JbK ~ 2.7-4.0 Гц,- дублет

О О

MVn VA|?H 70-85% О

R

Vllla-м

Ас20

0.5 ч

Me. K'i

R 0'

Vlla-м 75-95 %

ДМФА

-COS

f\ о

Me Ч / н c>

О

R

чО

VII, VIII, R = Ph (a), 4-McC6H4 (б), 4-MeOC6H4 (в), 4-Me2NC6H4 (r), 4-С1СбЕ, (д), 4-AcOC6H4(e), 3,4-MeOC6H3 (ж), 3,4-AcOC6Hj (з), 2-фурил (и), 3-индолил (к), p-стирил (л), p-пиперонил (м).

Рисунок 7 - Синтез 6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепинов (VIIIa-м)

дублетов протона С3-На (2.37-2.68 м. д.), Jab ~ 12.6-13.0 Гц и Jax ~ 13.1-13.3 Гц, который из-за близости значений констант Jab и Jm часто вырождается в псевдотриплет. Кроме того, наблюдаются синглеты протонов групп ОН (13.80-14.07 м. д.), NH (11.65-11.85 м. д.) тиазинового цикла [заметно уширенные, по сравнению с сигналами этих протонов в исходных соединениях (VI)], перекрывающиеся мультипле-ты ароматических протонов и протонов арильных заместителей у С2 2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепина (6.25-7.41 м. д.). В спектрах соединений (VIIa-м) появляется синглет протонов ацетильной группы (1.72-1.78 м. д.) и исчезает сигнал протона группы К'Н 2,3 -дигидро-1Я-1,5-бензодиазепина (5.54-6.35 м. д.).

В спектрах ЯМР 13С ацилированных 2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепинов (VIIa-м) в ДМСО-dfi появляются сигналы атомов углерода ацетильной группы (169.0169.7 и 22.4-22.9 м. д.). Наблюдаются характерные сигналы атомов углерода 2,316

дигидро-1#-1,5-бензодиазепина: С2 (60.6-67.3 м. д.), С3 (33.6-39.5 м. д.), С4 (167.4167.7 м. д.) и типичные сигналы атомов углерода 1,3-тиазинового цикла, о-фенилен-диаминового фрагмента молекулы и заместителей у С2 1,5-бензодиазепина.

Интенсивность сигналов атомов углерода 1,3-тиазинового фрагмента в спектрах соединений (УНа-м) крайне низка - их практически невозможно зарегистрировать в стандартных условиях съемки спектра. Потребовалось значительно увеличить число накоплений, чтобы их обнаружить. Представляется удивительным, что аци-лирование удаленного атома азота Т^1 бензодиазепина столь существенно сказывается на интенсивности сигналов атомов углерода 1,3-тиазинового цикла.

Нами впервые было установлено, что ацилированные бензодиазепины (VI 1а-м) при кипячении в ДМФА в течение 0.5-1.5 ч с выходами 70-85% образуют 7-ацетил-6-замещенные-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионы (УШа-м) - производные не описанной ранее гетероциклической системы (рис. 7).

В спектрах ЯМР ]Н синтезированных 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидро-пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионов (УШа-м) в ДМСО-ёб присутствуют: синглет протона группы Ы2Н (11.41-11.57 м. д.) (8.51-8.92 м. д. в СОС13) пиримиди-нового фрагмента структуры, который в ряде случаев наблюдается в виде дублета (./ ~ 1.8-2.0 Гц) из-за дальнего спин-спинового взаимодействия \V-THna с протоном С -Н, дубле г протона С-Н (5.78-5.96 м. д.) с небольшой константой 3 ~ 1.8-2.0 Гц, в ряде соединений (УШа-м) сигналы двух последних протонов вырождаются в синглеты. Присутствуют характерные дублеты дублетов протонов С5Н2-С6Н пири-мидо[1,6-а][1,5]бензодиазепина, образующих спиновую систему АВХ: дублет дублетов протона Сб-Нх (5.84-6.34 м. д.), Л* « 12.3-14.1 Гц и УЬх = 4.8-5.2 Гц; дублет дублетов протона С5-Нь (2.81-3.17 м. д.), Ль ~ 13.3-14.2 Гц и Зы ~ 4.8-5.2 Гц; дублет дублетов протона С5-На(2.65-2.71 м. д.), Ль ~ 13.3-14.2 Гц и Уах = 12.3-14.1 Гц, который из-за близости значений констант 7аЬ и часто вырождается в псевдотриплет. Кроме того, присутствуют типичные мультиплеты ароматических протонов (6.237.68 м. д.) и синглет протонов ацетильной группы (1.65-1.85 м. д., ЗН).

В спектрах ЯМР 13С соединений (УШа-м) в ДМСО-с1б наблюдаются характерные сигналы атомов углерода 1,5-бензодиазепинового фрагмента структуры -

С5 (33.9-35.2 м. д.), С6 (52.3-58.8 м. д.), пиримидинового - С3 (162.0-162.6 м. д.), С1 (151.7-153.0 м. д.), С4а (150.0-152.1 м. д.), С4 (101.2-101.7 м. д.), и о-фенилен-диаминового фрагментов структуры, арильных заместителей у С6 и атомов углерода ацетильной группы у 1Ч7 (168.1-168.7 и 22.2-22.5 м. д.).

При кипячении неацилированных бензодиазепинов (VI) в ДМФА с низким выходом образуются 1-(2-аминофенил)-6-[(Е)-2-(замешенные)-винил]урацилы.

Суммируя данные о взаимодействии 5-ацилтиазинов (1а-в) с первичными аминами, гидразинами и гидразидами кислот, изложенные в разделах 2.2 и 2.3, можно сказать, что в результате наших исследований в практику органического синтеза был введен новый, практически значимый, общий региоселективный метод превращения разных типов первичных амино-групп в 1-замещенные-6-алкилурацилы под действием 5-ацил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дионов (1а-в) в кипящем диметил-формамиде (рис. 8).

1а-в

I, Я=Ме (а), Е1 (б), Рг(в)

Я1 = А1ку1, Агу1, А1кШ, АгШ, (АНфЛ, (Аг)2К Ак1(Аг)Н А1кСОШ, АгСОШ Рисунок 8 - Применение 5-ацил-1,3-тиазинов (1а-в) в органическом синтезе

2.7 Новый синтон

С помощью предложенного нами простого метода были с хорошими выходами синтезированы десятки не описанных ранее 1-замешенных-6-алкилурацилов, в том числе производных 1-амино-6-метилурацила. В разделе 2.6, на примере 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазспин-1,3-дионов (VIIIa-м), продемонстрирована пригодность предлагаемого нами метода для синтеза новых конденсированных гетероциклических систем.

Таким образом, можно утверждать, что 5-ацил-4-гидрокси-2#-1,3-тиазин-2,6-дионы (Ia-в) представляют собой новый удобный синтон изображенного на рисунке 8 структурного фрагмента.

2.8 Биологическая активность синтезированных соединений

Совместно с кафедрой фармакологии СПХФА были исследованы острая токсичность и некоторые виды биологической активности ряда синтезированных соединений. Производные 4-гадрокси-5-(2-арил-2,3-дигидро-1#-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2#-1,3-тиазин-2,6-дионов (VI) относятся к малотоксичным соединениям. Наименьшей токсичностью обладает 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-Ш-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2#-1,3-тиазип-2,б-дион (У1и) (LD50=1277 мг/кг). Было установлено, что соединение (VIn) обладает противосудорожной активностью, сравнимой с активностью ГАМК-миметика - вальпроата натрия на модели судорог, вызванных ингибитором синтеза ГАМК - тиосемибарбазидом. Кроме того, было показано, что тиазин (VIh) обладает умеренной болеутоляющей активностью, сравнимой с активностью метамизола натрия.

Производные 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидро-1#-1,5-бегоодиазепин-4-ил)-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов (VIa-и) не проявляют антибактериальную активность в отношении граммположительных и граммотрицательных бактерий вида Staphylococcus aureus и Escherichia coli и не обладают антимикотической активностью в отношении грибов Candida Albicans.

Было установлено, что впервые синтезированный нами 4-гидрокси-5-[№-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2#-1,3-тиазин-2,6-дион (Нк) обладает выраженной противоопухолевой активностью - на 60% ингибирует рост карциномы Эрлиха.

2.9 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-(2-(4-хлорфенил)-2,3-Дигидро-Ш-1,5-бешодиазепин-4-ил)-2Я-1,3-гиазин-2,6-диона (У1и)

Для 1,3-тиазина (У1и) были разработаны методы оценки качества по таким показателям как: описание, растворимость, подлинность, чистота, количественное содержание. Результаты суммированы в Таблице 1.

Таблица 1 - Некоторые показатели качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона(У1и)

Определение Методы Показатели

Описание Визуально Кристаллический порошок желтого цвета, обладающий ярко-желтой флюоресценцией в УФ-свете, не имеющий запаха

Растворимость ГФ XI, вып. 1, с. 175 Практически не растворим: вода, бензол Растворим: 0.1 н. раствор гидроксида натрия Мало растворим: диоксан, алетон, этанол Легко растворим: диметилформамид, диме-тилсульфоксид

Подлинность Качественные реакции с: -CO(N03)2 - C11SO4 - NaOH, HCl, Pb(N03)2 Фиолетовый осадок Зеленый осадок Черный осадок РЬЭ

ИК спектроскопия (рис. 9) ИК-спектр должен совпадать со спектром стандартного образца

УФ спектроскопия (рис. 9) В УФ спектре должно присутствовать четыре максимума поглощения при ЦеМО"4)' 213 ± 1 (2.45), 241 ± 1 (1.38). 312 ± 1 (1.23), 366 ± 1 (0.81)

ЯМР 'Н и UC спектроскопия ЯМР 'Н и "С спектры должны совпадать со спектрами стандартного образца

Чистота, посторонние примеси тех (ацетон : гексан 1:2) одно пятно, = 0.41, детекция в УФ (ярко-желтая флюоресценция) и парами иода

Температура плавления 244-245 "С

Количественное содержание УФ спектрофотометрия Не менее 99% тиазина (У1и)

3 Выводы

1. Трехкомпонентная конденсация малоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами алифатических карбоновых кислот - новый удобный метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.

2. Трансформация тиазинового цикла 5-ацил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов в пиримидиновый под действием первичных аминов в кипящем диме-тилформамиде, сопровождающаяся экструзией серокиси углерода - новый, практически значимый, общий региоселективный метод синтеза 1-замещенных-6-алкил-урацилов.

3. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с гидразида-ми кислот и замещенными гидразинами в кипящем диметилформамиде - новый, общий региоселективный метод синтеза производных 1-амино-6-метилурацила.

4. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с монозаме-щенными гидразинами в пропан-1-оле - новый метод синтеза 2-замещенных-5-метил-3-оксо-2,3-дигидро-1Я-пиразол-4-карбоксамидов.

5. Трехкомпонентная конденсация 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с о-фенилендиамином и карбонильными соединениями - новый препаративный метод синтеза 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.

6. 7-Ацетил-6-замещенные-6,7-дишдропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепин-1,3-дионы - производные неизвестной ранее конденсированной гетероциклической системы - пиримидо[1,б-а][1,5]бензодиазепина, могут быть получены с хорошими выходами при нагревании в ДМФА легкодоступных 5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.

7. Впервые показано, что 4-гидрокси-5-[№(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (Пк) обладает выраженной противоопухолевой активностью -на 60 % ингибирует рост карциномы Эрлиха.

8. 4-Гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (У1и) обладает противосудорожной активностью, сравнимой с активностью ГАМК-миметика - вальпроата натрия,

9. 4-Гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1Я-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (У1и) обладает умеренной болеутоляющей активностью, сравнимой с активностью метамизола натрия.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1 Юсковец, В. Н. Исследование азолов и азинов CXXVI. Первый пример новой гетероциклической системы пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепина / В. Н. Юсковец, Б. А. Ивин //Журнал общей химии. - 2007. - Т. 97. -№ 12. - С. 2018-2030.

2 Юсковец, В. Н. Исследование азолов и азинов CXXV. Новый метод синтеза 1-амино-6-метилурацшюв / В. Н. Юсковец, Б. А. Ивин, Е. Н. Кириллова // Журнал общей химии. - 2007. - Т. 97. - № 12. - С. 2007-2017.

3 Юсковец, В. Н. Исследование азолов и азинов CXXIV. Трехкомпонентная конденсация 5-ацетил-1,3-тиазинов с орто-фенилендиамином и карбонильными соединениями - удобный метод синтеза замещенных 1,5-бензодиазепинов /

B. Н. Юсковец, Б. Уанкпо, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. - 2006. - Т. 96. -№5.-С. 839-850.

4 Юсковец, В. Н. Исследование азолов и азинов CXXII. Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенных 6-алкилурапилов / В. Н. Юсковец, А. В Москвин, JI. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. - 2005. - Т. 95. - № 1. -

C. 146-158.

5 Юсковец, В. Н. Новый метод синтеза 5-ацил-1,3-тиазинов / В. Н. Юсковец,

A. В. Москвин, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. - 2004. - Т. 95. - № 2. -С. 346-348.

6 Yuskovets, V. N. A new synthesis of 1,3-thiazines and their transformation into l-substituted-6-alkyluracils by extrusion of carbonyl sulfide / V. N. Yuskovets,

B. A. Ivin // Tetrahedron Letters. - 2003. - Vol. 44. - № 28. - P. 5279-5280.

7 Юсковец, В. H. Новый метод синтеза 1-тмино-6-метилурацилов / В. Н. Юсковец, Б. А. Ивин // Международная конференция по органической химии «Органическая химия от Бутлерова и Бельштейна до современности»: материа-

лы конференции. Санкт-Петербург, 26-29 июня 2006 г. - СПб. : НИИ Химии СПбГУ, 2006.-С. 454.

8 Юсковец, В. Н. Трехкомпонентная конденсация 5-ацетил-1,3-тиазина с о-фени-лендиамином и карбонильными соединениями / В. Н. Юсковец, Б. Уанкпо, Б. Л. Ивин // Международная конференция по органической химии «Органическая химия от Бутлерова и Белыптейна до современности»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 26-29 июня 2006 г. - СПб. : НИИ Химии СПбГУ, 2006.-С. 455-456.

9 Юсковец, В. Н. Первый пример новой гетероциклической системы пирими-до[1,6-а][1,5]бензодиазепина / В. Н. Юсковец, Б. А. Ивин // Международная конференция по органической химии «Органическая химия от Бутлерова и Белыптейна до современности»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 2629 июня 2006 г. - СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2006. - С. 457.

10 Юсковец, В. Н. Новые пути синтеза биологически активных полигидрокси-гетероазинов / В. Н. Юсковец, А. Г. Козьмина, В. Ц. Болотова, В. Ц. Бахтина, Б. А. Ивин // «Разработка, исследование и-маркетинг новой фармацевтической продукции»: Сб. научн. тр. Пятигорская гос. фарм. акад. - Пятигорск, 2006. -Вып. 61.-С. 328-329.

11 Юсковец, В. Н. Экструзия COS из 1,3-тиазинов - новый, перспективный метод синтеза гетероциклических структур / В. Ч. Юсковец, Б. А. Ивин // Молодёжная конференция по органической химии «Современные тенденции органической химии»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 15-17 июня 2004 г. - СПб. : НИИ Химии СПбГУ, 2004. - С. 122.

12 Юсковец, В. Н. Роданид в синтезе гетероциклов / В. Н. Юсковец, Б. А. Ивин // 4-й Международный симпозиум по химии и применению фосфор-, сера- и кремнийорганических соединений «Петербургские встречи»: сб. науч. трудов. Санкт-Петербург, 26-31 мая 2002 г. - СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002. - С. 331.

Ъл Заме¡

Юля Заме.

На правах рукописи

Юсковец Валерий Николаевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 5-АЦЕТИЛ-4-ГИДРОКСИ-2#-1,3-ТИАЗИН-2,6-ДИОНА С 1Ч-НУКЛЕОФИЛАМИ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ

Специальность 15.00.02 —фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Печать Н.В. Андриановой

Подписано к печати 29 10 2008. Формат 60 х 90/16. Бумага тип Печагь ризограф _Гарнитура «Тайме». Печ. л 3,0 Тираж 100 экз Заказ 755_

Санкт-Петербург 2008

Актуальность темы. Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азины, что обусловлено многими причинами практического и теоретического характера. Особого внимания заслуживают замещенные гидрокси(оксо)пиримидины и их производные в связи с участием многих из них в физиологических процессах протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги пиримидинов -1,3-тиазины, изучены гораздо меньше. Наименее изученной группой остаются 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов. На сегодняшний день в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с N-нуклеофилами. Ранее работами кафедры органической химии СПХФА было показано, что производные гидрокси(оксо)-тиазинов, как и гидроксипиримидинов, являются перспективным классом гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, было установлено, что 2-арил-4-гидрокси-6Я-1,3-тиазин-6-оны представляют собой новую группу противоопухолевых агентов. Однако, о других производных 1,3-тиазинов почти нет данных, очевидно потому, что до сих пор не существуют достаточно простые и удобные методы синтеза этих перспективных соединений. В связи с этим поиск новых подходов к синтезу 1,3-тиази-нов и изучение их химических свойств, представляется актуальной задачей. Кроме того, 1,3-тиазины могут быть использованы в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами невозможен или многостадиен. Таким образом, 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств. Поэтому, все вышесказанное определяет необходимость проведения дальнейших исследований в этой области химии гетероциклических соединений.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состояла в разработке новых методов синтеза гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов, изучении их строения, физических и химических свойств, некоторых видов биологической активности, методов установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ. Задачи работы состояли в том чтобы:

1. Разработать неизвестные ранее методы синтеза потенциально биологически активных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов.

2. Исследовать взаимодействие 5-ацетил-4-гидроксн-2//-1,3-тиазип-2,6-диона с некоторыми N-нуклеофилами.

3. Доказать строение синтезированных соединений.

4. Изучить противосудорожную, анальгезирующую, антимикробную, противогрибковую и противоопухолевую активность некоторых из полученных соединений.

5. Разработать методы установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ.

Научная новизна. Впервые показано, что трехкомпонентная конденсация малоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами карбоновых кислот является удобным способом построения тиазинового цикла. Открыта новая реакция трансформации тиазинового цикла 5-ацил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов в пиримидиновый под действием первичных аминов, сопровождающаяся экструзией серокиси углерода и приводящая к 1-замешен-ным-6-алкилурацилам, в том числе, и к ациклическим аналогам нуклеозидов.

Впервые установлено, что: а. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона с гидразинами или гидразидами кислот в диметилформамиде приводит к труднодоступным производным 1-амино-6-метилурацила;

6. Продуктами реакций 5-ацетил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-диона с монозамещенными гидразинами в пропан-1-оле являются 5-метил-З-оксо-2-замещенные-2,3-дигидро-1//-пиразол-4-карбоксамиды; в. 5-Ацетил-4-гидрокси-2//-153-тиазин-2,6-дион реагирует с 1,2-фени-лендиамином и карбонильными соединениями, образуя 4-гидрокси-5-(2-замещенные-2,3-Дигидро-1//-1,5-бензодиазеиин-4-ил)-2//-1,3-тиазин-2,6-дионы; г. При нагревании легкодоступных 5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов в диметилформамнде с хорошими выходами образуются 7-ацетил-6-замещен-ные-6,7-дигидропиримидо[ 1,6-а] [ 1,5]-бензодиазепин-1,3-дионы — производные не описанной ранее конденсированной гетероциклической системы. д. 4-Гидрокси-5-[К-(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дион обладает выраженной противоопухолевой активностью.

Практическая значимость. Разработаны новые удобные методы препаративного синтеза производных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов, пиримиди-нов, пиразолов, 1,5-бензодиазепинов, и пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепи-нов из легкодоступных предшественников, а именно: 5-ацил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов, 1-замешенных-6-алкилурацилов, производных 1-ами-но-6-метилурацила, 5-метил-3-оксо-2-замещенных-2,3-дигидро-1//-пиразол-4-карбоксамидов, 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиа-зепин-4-ил)-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов, 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидро-пиримидо[1,6-а][1,5] бензодиазепин-1,3-дионов.

Таким образом, решена проблема доступности соединений этих классов для дальнейших исследований в области поиска новых биологически активных веществ, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промышленности и других областях практической деятельности. Среди синтезированных соединений выявлены вещества с выраженным противоопухолевым действием, противосудорожной и анальгезирующей активностью. Целесообразно провести дальнейшие исследования противоопухолевой активности в ряду 4-гидрокси-5-[]Ч-(замещенных)этанимидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Новый метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов.

2. Новый метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов, в том числе производных 1-амино-6-метилурацила.

3. Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-а]

1,5]бензодиазепин-1,3-дионов.

4. Противосудорожная и анальгезирующая активность 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-Дигпдро-\Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2#-1,3-тиазин-2,6-диона.

5. Противоопухолевая активность 4-гидрокси-5-[1Ч-(2-гидроксифенил)-этан-имидоил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-диона.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях и симпозиумах: 4-ом Международном симпозиуме по химии и применению фосфор-, сера- и кремнийорга-нических соединений «Петербургские встречи» (2002 г.); Молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии» (2004 г.), Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейлыдтейна до современности» (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 статей в журналах входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук» и тезисы 6-и докладов на конференциях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, обсуждения результатов и выводов, содержит 43 таблицы и 68 рисунков. Библиография включает 126 ссылок.

6 выводы

1. Трехкомпонентная конденсация малоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами алифатических карбоновых кислот — новый удобный метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-дионов.

2. Трансформация тиазинового цикла 5-аци л -4-гидрокси-2//-1,3-тиа-зин-2,6-дионов в пиримидиновый под действием первичных аминов в кипящем диметилформамиде, сопровождающаяся экструзией серокиси углерода — новый, практически значимый, общий региоселективный метод синтеза 1 -замещенных-6-алкилурацилов.

3. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2//-1,3-тиазин-2,6-диона с гид-разидами кислот и замещенными гидразинами в кипящем диметилформамиде — новый общий регио-селективный метод синтеза производных 1-амино-б-метилурацила.

4. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2/7-1,3-тиазин-2,6-диона с мо-нозамещенными гидразинами в пропаноле - новый общий региоселективный метод синтеза 2-замещенных-5-метил-3-оксо-2,3-дигидро-17/-пиразол

4-карбоксамидов.

5. Трехкомпонентная конденсация 5-ацетил-4-гидрокси-2АГ-1,3-тиазин-2,6-диона с о-фенилендиамином и карбонильными соединениями - новый препаративный метод синтеза 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов.

6. 7-Ацетил-б-замещенные-6,7-дигидропиримидо[1,6-а][1,5]бензодиа-зепин-1,3-дионы - производные не известной ранее конденсированной гетероциклической системы - пиримидо[1,6-а][1,5]бензодиазепина - могут быть получены с хорошими выходами при нагревании в ДМФА легкодоступных

5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3-дигидро-1//-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидро-кси-2Я-1,3-тиазин-2,6-дионов.

7. Впервые показано, что 4-гидрокси-5-[1Ч-(2-гидроксифенил)-этан-имидоил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дион (Ик) обладает выраженной противоопухолевой активностью - на 60 % ингибирует рост карциномы Эрлиха.

8. 4-Гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-\Н-\,5-бензодиазепин-4-ил]-2Я-1,3-тиазин-2,6-дион (У1и) обладает противосудорожной активностью, сравнимой с активностью ГАМК-миметика - вальпроата натрия.

9. 4-Гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3 -дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2//-1,3-тиазин-2,6-дион (У1и) обладает умеренной болеутоляющей активностью, сравнимой с активностью метамизола натрия.

Автор выражает благодарность Стрелковой JT. Ф. за регистрацию ИК спектров, Осетровой JT. Н. за регистрацию спектров ЯМР и Мишареву А. Д. за регистрацию масс-спектров.