Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Взаимодействие тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот, строение и биологическая активность продуктов реакций
Автореферат диссертации по фармакологии на тему Взаимодействие тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот, строение и биологическая активность продуктов реакций
На правах рукописи
Данилкина Наталья Александровна
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТИОСЕМИКАРБАЗИДОВ И ТИОКАРБОГИДРАЗИДОВ С ЭФИРАМИ АЦЕТИЛЕНКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ
15.00.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических
□034542Э2
Санкт-Петербург 2008
003454292
Диссертация выполнена на кафедре органической химии ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации.
Научный руководитель:
академик РАЕН, доктор химических наук, профессор Ивин Борис Александрович
Официальные оппоненты:
доктор химических наук, профессор Севбо Дмитрий Петрович; кандидат фармацевтических наук Смирнова Ирина Геннадьевна
Ведущая организация
ГОУ ВПО Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации
Защита состоится 2 декабря 2008 г. в 15.00 часов на заседании Диссертационного совета Д. 208.088.01 при Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197341, Санкт-Петербург, проспект Испытателей, 14.
Автореферат разослан 30 октября 2008 г
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат фармацевтических наук
Марченко Н.В.
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азолы и азины. Это связано с их широким распространением в природе, применением в медицинской практике и использованием в органическом синтезе. Известно, что замещенные гидрокси(оксо)пиримидины, диазолы и их производные участвуют во многих процессах, протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги этих соединений, в частности, 1,3-тиазины и тиазолы, изучены гораздо меньше, несмотря на то, что обладают не меньшим потенциалом для создания новых лекарственных средств. Работами кафедры органической химии СПХФА показано, что производные гидрокси(оксо)тиазинов, -пиримидинов и -диазолов являются перспективными представителями гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, установлено, что 2-арил-4-гидрокси-6//-1,3-тиазин-6-оны проявляют выраженный противоопухолевый эффект. В связи с этим, изучение химических реакций для разработки методов синтеза новых производных 1,3-тиазинов и тиазолов становится особенно важным. К ним, в частности, относится конденсация производных ацетиленкарбо-новых кислот с тиоамидами. О взаимодействии эфиров ацетиленкарбоновых кислот с такими тиоамидами, как циклические и ациклические тиосемикарба-зиды и тиокарбогидразиды, почти нет сведений. Поэтому, исследование этой малоизученной реакции представляется актуальным.
Цель работы заключалась в разработке методов синтеза новых биологически активных производных 1,3-тиазинов и 1,3-тиазолов в результате исследования взаимодействия циклических и ациклических тиосемикарбазидов и тиокарбо-гидразидов с эфирами ацетиленмоно- и дикарбоновых кислот.
Задачи исследования.
1. Разработка методов синтеза новых биологически активных, производных тиазолов, тиазинов, триазолов, тетразинов и триазепинов.
2. Изучение реакций тиосемикарбазидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот как способов синтеза новых моно- и бициклических 1,3-тиазинов и тиазолов.
3. Поиск подходов к синтезу новых моно- и бициклических 1,3-тиазинов и тиазолов среди реакций тиокарбогидразида и его циклических производных с эфирами ацетиленкарбоновых кислот. \
f vs
з V ,
4. Установление строения полученных соединений и поиск современных методов спектроскопии ЯМР для выбора между возможными продуктами-изомерами исследуемых реакций.
5. Изучение острой токсичности, некоторых видов биологического действия и их связи со строением исследуемых веществ.
6. Разработка методик качественного и количественного определения полученных биологически активных веществ.
Научная новизна. Настоящая работа является первым систематическим исследованием реакций циклических и ациклических тиосемикарбазидов и тио-карбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот. Впервые показано, что
-взаимодействие эфиров ацетиленкарбоновых кислот с производными тиосе-микарбазида и тиокарбогидразида - удобный метод синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов;
- реакции тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом и тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбоксилатом независимо от мольного соотношения реагентов приводят к продуктам взаимодействия одной молекулы тиоамида с двумя молекулами эфира ацетиленкарбоновой кислоты - 2-гидразоно-6-фенил-1,3-тиазин-4-ону и 3-амино-2-гидразоно-5-метоксикарбонилметилентиазол-4-ону, соответственно;
- взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов с метил(фенил)пропиноатом -новый метод синтеза 2-замещенных-5-фенил-7Я-[ 1,2,4]триазоло[5,1-6] [1,31-ти азин-7-онов;
-реакции диметилацетилендикарбоксилата с 3-меркапто-5,6-дигидро-1,2,4-триазепинами и 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами являются удобными методами синтеза производных новой гетероциклической системы 2-илиден-7,8-дигидротиазоло[3,2-6][1,2,4]триазепин-3-она и метил[4-оксо-2-(4,5-дигидро-1//-пиразол-1-ил)тиазол-(4/7)-илиден]ацетатов, соответственно;
- 2-(4,5-дигидро-1Я-пиразол-1-ил)-4Я-1,3-тиазин-4-оны могут быть получены взаимодействием метилпропиноатов с 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами или с 3-меркапто-5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,4-триазепином в результате перегруппировки его триазепинового цикла в пиразолиновый;
метил[6'-оксо-2'Я-спиро(циклоалкан-1,3'-[1,3]тиазоло[3,2-6][1,2,4,5]тет-разин)-7'(67/)-илиден]ацетаты могут быть получены взаимодействием спиро-циклоалкан-1,2,4,5-тетразин-3-тионов с димстилацетилендикарбоксилатом;
- выбор между возможными продуктами-изомерами внутримолекулярной циклизации метил-3-сульфанилакрилатов - 1,3-тиазинами, различающимися числом связей от «амшшых» и «иминных» атомов азота до ближайшего к ним атома водорода, можно осуществить с помощью спектроскопии ЯМР и 'Н, используя величины химических сдвигов этих агомов азота и констант скалярных взаимодействий '"3У(Н-Ы);
- нуклсофилыюе присоединение группы ЫН2 тиосемикарбазида и тиокарбо-гидразида, как и группы БН их производных, к тройной связи метилпропиноа-тов с образованием метил-3-гидразонопропаноатов и метил-3-сульфанил-акрилатов, соответственно, подчиняется орбитальному контролю, а внутримолекулярное ацилирование последних - зарядовому;
- наименее токсичный в ряду триазолотиазинов 2-(4-толил)-5-фенил-7Н-[ 1,2,4]триазоло[5,1 -6][ 1,3]тиазин-7-он обладает выраженной анальгезирую-щей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Практическая значимость. В практику органической химии введены удобные методы синтеза новых производных 1,3-тиазина, тиазолидина, триазепина, тет-разина и биологически активных триазолотиазинов. Предложен однозначный и информативный способ установление строения продуктов реакций тиосеми-карбазидов с метилпропиноатами методом спектроскопии ЯМР 15Ы, который можно использовать для установления строения новых азот содержащих гетероциклических соединений. Показаноно, что 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-он проявляет противоопухолевое действие в отношении штамма клеток асцитной опухоли Эрлиха, что позволит проводить целенаправленный поиск новых эффективных противоопухолевых средств в ряду производных 2-арил-7#-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-онов.
Положения, выносимые на защиту.
1. Исследование взаимодействия эфиров ацетиленкарбоновых кислот с незамещенными тиосемикарбазидом, тиокарбогидразидом и их производными (1 -ацилтиосемикарбазидами, 5-замещенными-1,2,4-триазол-З-тиолами, 4,5-дигидропиразол-1 -карботиоамидами, 5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,4-триазе-пин-3-тиолами, циклоалкан-1,2,4,5-тетразин-З-тионами, Л^-амино-1,2,4-триазол-
3-тиолами) является актуальным для разработки удобных методов синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов.
2. Комбинирование современных методов спектроскопия ЯМР !Н, 13С, -удобный способ для выбора между возможными продуктами-изомерами исследуемых реакций.
3. Полуэмпирический метод РМ 3 квантово-химических расчетов электронной структуры исследуемых молекул - удобный способ для понимания и объяснения реакционной способности исходных соединений и направлений протекания изучаемых реакций.
4. 2-(4-Толил)-5-фенил-7#-[1,2,4]триазоло[5,1-£][1,3]тиазин-7-он, выбранный из ряда 2-арилтриазолотиазинов при исследовании взаимосвязи силы их аналь-гезирующего действия и токсичности от электронных свойств и липофильности заместителей в пара-положении бензольного кольца у атома С2, как наименее токсичное и наиболее активное вещество, обладает выраженной анальгези-рующей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Апробация работы. Материал диссертации представлялся на 4 Российских и 4 международных конференциях.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 8 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и приложений, содержит 44 таблицы, 60 рисунков. Библиография включает 88 ссылок.
2 ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2.1 Взаимодействие производных тиосемикарбазида с эфирами ацетиленкарбоновых кислот 2.1.1 Взаимодействие тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом
Строение соединений, синтезированных в работе, устанавливалось на основании анализа данных УФ, ИК, ЯМР 'Н и 13С спектроскопии и масс-спектро-метрии, их состав подтвержден элементным анализом, а индивидуальность и чистота методом ТСХ.
Ранее было показано, что реакции незамещенного тиосемикарбазида с диме-тилацетилендикарбоксилатом (ДМАД) и метилпропиноатом приводят к 2-гидразинотиазолидин-4-ону и тиосемикарбазону 3-оксопрановой кислоты, соответственно. О взаимодействии незамещенного тиосемикарбазида с ме-тил(фенил)пропиноатом не сообщалось.
Оказалось, что в кипящем этаноле тиосемикарбазид (I) и ме-тил(фенил)пропиноат (IIa) независимо от мольного соотношения реагируют с образованием единственного соединения, которому по данным масс-спектро-метрии и спектроскопии ЯМР !Н и 13С может соответствовать строение как тиа-зина (III), так и его изомера (IV) (рисунок 1).
2Ph-=-Ila
ОМе
1 /
Н NHj I
EtOII
VT,K ОМе
1з -S NH
тЙ OMe
1
N
NH
AcOH
Ph ^ О Ша (62%) " O ¡ SI
H3C II II NH2
Ph-
Ph ^ О Шб
———_ IIjC—<? AcOH V'-'"
:0
OMe
V6 VI6 (55%)
Рисунок 1 - Взаимодействие тиосемикарбазида с метил(фенил)иропииоатом (IIa) Одним из основных отличий строения тиазинов (III) и (IV) является разная при- -228.3м.д.,'д\'-н)зди1 рода атомов азота N3*, связанных с атомом N»
водорода: в случае таугомеров (Ша, б) этот атом азота «амшшый», а тиазина (IV) -«иминный». Известно, что величины хи- I
мичесхих сдвигов таких атомов азота отличаются на 150-200 м.д., а скшмрных кон- Рисунок 2 - Спектр 'iI-l5N INEPT
, раствора тиазина (Ша) в CDCI3
стант V(N-H) - на 30-40 Гц.
В спектре 'H-,5N INEPT тиазина (III или IV) (рисунок 2), оптимизированном на константу скалярных взаимодействия между атомами N и Н 'j(H-N) 90 Гц, присутствует один противофазный дублетный сигнал при 5 -228.3 м.д. (относи-
Примечание - * Нумерация атомов в формулах тиазинов (III) и (IV) (рисунок 1) и всех полученных далее
тиазинов и тиазолов (за исключением данных РСА - рисунки 4, 8) выбрана нами произвольно для удобства об-
суждения спектров ЯМР и не соответствует нумерации, используемой номенклатурой ШРАС
тельно нитрометана) с расщеплением 90 Гц. Это свидетельствует в пользу «аминного» электронного строения атома азота N3, что характерно для соединения (III), а не (IV).
Об образовании тиазина (III) свидетельствуют и данные эксперимента COLOC, оптимизированного на скалярную константу 2'3J(C-H) 8 Гц. Основным аргументом в пользу структуры (III) является присутствие кросс-пика между сигналами атомов углерода С5 и водорода N3H. Более того, этот кросс-пик характерен лишь для таутомера (Illa).
Таким образом, продуктом реакции метил(фенил)пропиноата с тиосемикар-базидом в спирте является тиазин (III), существующий в растворе CDCI3 в тау-томерной форме (Illa).
При кипячении эквимольной смеси тиосемикарбазида (I) и метил-(фенил)пропиноата (IIa) в уксусной кислоте реакция протекала через образование 1-ацетилтиосемикарбазида (V6) и приводила к 2-метил-5-фенил-7//-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-ону (VI6) (выход 55%). О доказательстве строения последнего см. раздел 2.1.2.
Таким образом, реакция тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом в этаноле независимо от их мольного соотношения протекает с образованием ме-тил-3-[(4-оксо-6-фенил-3,4-дигидро-2Я-1,3-тиазин-2-илиден)гидразоно]-3-фе-нилпропаноата (Illa). При этом на стадии образования тиазинового кольца аци-лированию эфиром (IIa) подвергается атом N4 тиосемикарбазида. В случае образования 1-ацетилтиосемикарбазида при проведении реакции эфира (IIa) с тиосемикарбазидом (I) в уксусной кислоте, тиазиновый цикл замыкается при ацилировании метил(фенил)пропиноатом атома азота N2 1-ацетилтиосемикарбазида.
2.1.2 Взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов и 5-замсщснных-3-меркапто-1,2,4-триазолов с эфирами арилпропиновых кислот
Нами установлено, что продукты взаимодействия метил(фенил)пропиноата (IIa) с 1-формил- и 1-ацетилтиосемикарбазидами (Va, б) в кипящей уксусной кислоте и в метаноле в присутствии метилата натрия идентичны соединениям, образующимся в результате реакции 3-меркапто-1,2,4-триазолов (Vila, б) с эфиром (IIa) в тех же условиях или в спирте в присутствии концентрированной серной кислоты (рисунок 3).
H s
°YVNANH2+ Ph-R H
Va, б, в
i ^
ir^-SH + Ph-
-COOMe
AcOH MeOII/MeONa
>or
H S" - ph
-V-N XNlh
О
Ul
Па
-COOMe
H
Villa, б
AcOH ^ McOH/MeONa EtOH/H2S04
1 2 N-N
H Ptí
R-^V 1«
"Ph
Via, б (30-60%)
R_
О
Ha
•nW
N^V^Ph
Vila, б, в
R = II (a), Me (6), CF3(n) Рисуиок 3 - Взаимодействие производных тиосемикарбазид (V, VIII) с эфиром (Па) Принимая во внимание этот факт, а также данные спектров ЯМР !Н, 13С и масс-спектров можно считать, что полученные соединения являются триазоло-тиазинами (Via, б или Vila, б). Различить изомеры (VI и VII) на основании этих данных невозможно. Одно из различий в строении соединений (VI и VII) - число связей между атомами углерода С7 и С4. Установить это различие по величинам скалярных констант 2-4J (Н-С) на примере триазолотиазина (Vía или Vila) не удалось из-за малого значения константы3 шга 4J(C4-H7) 0.4 Гц, что может быть результатом скалярных взаимодействий атомов С4 и Н7, расположенных как через четыре связи в триазолотиазине (Vía), так и через три в его изомере (Vila).
Другим отличием молекул (VI) и (VII) является разное химическое окружение «пиррольного» (N3pi) и «пиридиновых» (N8'9pn) атомов азота триазольного цикла, положение которых в цикле, в отличие от исходного триазола (VIII), жестко закреплено тиазиновым кольцом. Принимая во внимание, что сигналы атомов азота Np] и Npn в спектрах ЯМР 15N производных 1,2,4-триазолов могут быть четко отнесены, а величины геминальных 2J(Npn-H) и вицинальных 3J(Npn-H) скалярных констант производных 1,2,4-триазолов различны (V(H-Np„) >10 Гц,3J (H-Npn) < 2.5 Гц), мы использовали спектроскопию ЯМР 15N для идентификации этой особенности строения изомеров (Via) и (Vila). Значения химический сдвигов сигналов атомов азота N3pi (8 -135.7 м. д.), N8pn (5 -123.3 м. д.) и N9pn (5 -88.0 м. д.) были получены с помощью эксперимента 'H-15N IN-
ЕРТ, оптимизированного на скалярную константу 2,3Jti;(H-N) 10 Гц. При этом сигналы атомов Nspn и N9pn наблюдались в спектре в виде характерных противофазных дублетов с расщеплениями ~ 13.5 Гци~ 16 Гц, соответственно. То, что причиной этих расщеплений является наличие сильных (>10 Гц) скалярных взаимодействий «пиридиновых» атомов азота N8'9pn исключительно с атомом Н7 было доказано при помощи спектров ЯМР триазолотиазина (Via или Vila) с селективной развязкой от атомов N8pn и N9pn. Следовательно, продуктом взаимодействия 1-формилтиосемикарбазида (Va) с метил(фенил)пропиноатом (IIa) является 5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-^][1,3]тиазин-7-он (Via), а не его изомер (Vila),
К аналогичному заключению о строении соединения (Via) привели и данные его рентгеноструктурного анализа (рисунок 4).
Реакции метил(фенил)-пропиноата (IIa) с другими 1 -ацилтиосемикарбазидами (Vr, д, ж-к, м) в кипящей уксусной кислоте- протекали _. с образованием соответствующих триазолотиазинонов (Vir, д, ж-к, м) (рисунок 5), что свидетельствует об общности и универсальности предлагаемого метода синтеза этих соединений.
Рисунок 4 - 5-Фенил-7#-[1,2,4]триазоло-____[5,1 -ö] [1,3]тиазин-7-он (Via)
Н ?
о n 2 jl4
Vnnii,
r1 н
Vr, д, ж-к, м
Ph-
-СООМе
О
Па
АсОН
R-
Н
R
-СООМе
Па-д
S R
MeOH/MeONa
2
N-N н
SH
VIIIa-ж, и, л, н-п
VIb-д, ж-к, м 1Ха, и, л, н, о; Ха, л, о; XI6, ж, л; ХПе
(50-70%)
R1 = Н (Villa, IXa, Ха), Me (VIII6, XI6), CF3 (VIIIb, VIb), C6F13 (Vr, Vlllr, Vir), CH2Ph (Уд, VIIIд,
У1д), CH2OC6H4 (VHIe, Xlle), Ph (Уж, VI№k, У1ж, Х1ж), 4-MeC6H4 (Уз, Vb), 4-МеОС6Н4 (Уи, VIIIh, VIh, 1Хи), 4-С1С6Н4 (Vk, VIk), 2-FC6H4 (УШл, 1Хл, Хл, Х1л), 4-N02C6H4 (Ум, У1м), 3-N02C6H4 (VIIIh, IXji), 4-C5H4N (Vo, VlIIo, Vlo, IXo, Xo), NII2 (VIHn, VIn); R2 = Ph (IIa, VI), 4-MeC6H4 (Пб, IX), 4-MeOC6H4 (Ив, X), 4-С1С6Н4 (Ilr, XI), 3,4-(MeO)2C6H3 (Пд, XII)
Рисунок 5 - Синтез триазолотиазинов (VI, IX-XII)
Триазологиазины (VIb-д, п; 1Ха, и, л, н, о; Ха, л, о; XI6, ж; Xlle) были получены взаимодействием 3-меркапто-1,2,4-триазолов (VIIIa-ж, и, л, н-п) и эфиров (Иа-д) в смеси метилового спирта и метилата натрия (рисунок 5).
При реакции эфира (IIa) с 1-ацетилтиосемикарбазидом (V6) в спирте в присутствии концентрированной серной кислоты, а также с трифторацстилтиосе-микарбазидом (Vb) в уксусной кислоте иами были получены 3-метил- (VII6) (выход 7%) и 3-трифторметил-7-фенил-5Я-[1,2,4]триазоло[3,4-£][1,3]-тиазин-5-он (VIIb) (выход 59%), соответственно (рисунок 3).
Таким образом, 1-ацилтиосемикарбазиды и меркаптотриазолы реагируют с эфирами арилпропиновых кислот региосслективно по атому азота N2, образуя 2-замещеш1ые-5-арил-7#-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-оны (VI), а в условиях кислотного катализа или при наличии акцепторных заместителей в молекуле ацилтиосемикарбазида образуются их изомеры - З-замещенные-7-фенил-5#-[1,2,4]триазоло[3,4-6][1,3]тиазин-5-оны(У11).
2.1.3 Взаимодействие 5-замещенных 3-мстил-4,5-днгидрош1разол-1-карботиоамидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот
При взаимодействии 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидов (XVa-в) с метил-(арил)пропиноатами (На, в) и метилпропиноатом (Не) в уксусной кислоте (118°С, 2 - 10 ч) были выделены 2-(3-метил-4,5-дигидро-1 //-пиразол-1 -ил)-4Я-1,3-тиазин-4-оны (XVIa-e) (рисунок 6).
N N к -«- N к -7
I или ( CHCl3/Et3N, j АсОН, П8°С I
S "N SAN АсОН, 20°С s^NH2 S N
Y>A> Ш,
OMe H5 МеО н
XVlIIa-в XVIIa-в (40-60%) XVa-в XVIa-e (40-80%)
R1 = R2 = Me (XVa, XVIa, в, г, XVIIa, XVIIIa), R1 = Ph, R2 = H (XV6, XV16, д, XVII6, XVI1I6), R1 = 4-MeOC6H4, R2 = H (XVb, XVle, XVIIb, XVIIIb);
R3 = Ph (Па, XVIa, 6), 4-MeOC6H4 (IIb, XVIb), H (Ile, XVIr-e)
Рисунок 6 - Взаимодействие 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидов (XV) с эфирами (Да, е, ж)
Реакция пиразолинов (ХУа-в) с ДМАД (Пж) даже при 20°С в хлороформе в присутствии триэтиламина или в уксусной кислоте приводила к соединениям (выход ~ 40-60%), которым согласно спектрам ЯМР и масс-спектрам соответствовало строение 2-(пиразолил)тиазолинов (ХУПа-в) или -тиазинов (ХУШа-в). Известно, что тиазолиновый и 1,3-тиазиновый циклы можно отличить на основании величин констант скалярных взаимодействий 2,3/(С-Н) атома водорода Н5 с эндоциклическим (С4) и экзоциклическим (С7) карбонильными атомами углерода. Для производных тиазолина 3/(С4-Н5) > 5Гц, 2ДС7-Н5) < 2 Гц, а тиазина -2ДС4-Н5) ~ 1 Гц, 3./(С7-Н5) > 5 Гц. Нами было установлено, что для соединений (ХУПа-в или ХУШа-в) величины скалярных констант имеют следующие значения: 3У(С4-Н5) ~ 5.0 Гц и 2/(С7-Н5) ~ 1.8 Гц. Следовательно, полученные вещества являются пиразолилтиазолинами (ХУПа-в). Кроме того, величина константы 3ДС4-Н5) ~ 5.0 Гц свидетельствует о цис-расположении заместителей относительно экзоциклической двойной связи, что соответствует известному механизму транс-присовдинвнт группы БН к тройной связи ДМАД по Михаэлю.
Таким образом реакция 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидов (XV) с метил-пропиноатами (Па, в, е) в уксусной кислоте является удобным методом синтеза 2-(3-метил-4,5-дигидро-1Я-пиразол-1-ил)-4Я-1,3-тиазин-4-онов (XVI), а с ди-метилацетилендикарбоксилатом (Пж) - метил[2-(3-метил-4,5-дигидро-1Я-пира-зол-1-ил)-4-оксо-1,3-тиазол-5(4Я)-илиден]ацетатов (XVII).
2.1.4 Взаимодействие 5,6,7-замещенных-5,6-дигидро-1,2,4-триазепин-3-тиолов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот
О взаимодействии меркаптотриазепинов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот не сообщалось, тогда как эти реакции могут приводить к тиазино- и тиазо-лидинотриазепинам - тиаазааналогам агликоновой части природных ингибиторов аденозиндезаминазы - коформицина и пентостатина.
При взаимодействии меркаптотриазепинов (Х1Ха, б) с ДМАД (Пж) в хлороформе в присутствии триэтиламина образовывались тиазолотриазепины (ХХа, б) или (ХХ1а, б) (рисунок 7).
Структуры (ХХПа, б) и (ХХШа, б) были исключены на основании величин констант 3У(С4-Н5) ~ 5.7 Гц и 2У(С7-Н5) ~ 1.1 Гц в спектрах ЯМР 13С исследуемых соединений. Выбор в пользу тиазолотриазепинов (ХХа, б) был осуществлен с помощью данных РСА соединения (ХХа) (рисунок 8).
Ж
ОМе
вН МеО Пж ОМе
V н г " о
ХХа, б (40%)
СНС13/Е13К
Х1Ха,б
—^
ОМс
к о
ХХПа, б
ОМе
ХХШа, б
а1 = П, Я = Ме (а), ^, = (СН2)з (б) Рисунок 7 - Взаимодействие триазепипов (XIX) с эфиром (Пж) Таким образом, эта реакция протекает по наименее пространственно затрудненному атому азота К'2 триазепинового цикла.
Реакция триазепинтиола (ХГХа) с метилпропиноатом (Не) в хлороформе в присутствии триэтилами-на приводила к аддукту Михаэля (ХХТУа), а с метил(фенил)пропи-ноатом (Па) в смеси метанола и метилата натрия - к метил-3-сульфанилакрилату (ХХ1У6) (рисунок 9).
Рисунок 8 - 6,8,8-Триметил-7,8-дигидро-тиазоло [3,2-6] [ 1,2,4]триазешш-3-он (ХХа)
ХХГУа, б (30%) Я = Н (Не, ХХ1У6), РЬ (На, ХХ1Уа) Рисунок 9 - Взаимодействие триазепина (Х1Ха) с эфирами (На, е) Конверсия триазепинтиола (ХГХа) в этих реакциях составила лишь ~ 35%. Попытки довести реакцию тиола (Х1Ха) с эфиром (Па) до конца, увеличивая
количество метилата натрия до эквимолыюго с исходными соединениями, не увенчались успехом. Это приводило к смещению равновесия в сторону образования триазепинтиола (Х1Ха). Циклизация метил-3-сульфанилакрилата (ХХ1У6) не происходила ни в уксусной кислоте (1ч, 118°С), ни в пиридине (Зч, 120°С), ни в диглиме (1ч, 16ГС).
Неожиданно в результате реакции триазепинтиола (Х1Ха) с метил(фенил)-про1шноатом (На) в уксусной кислоте (15 ч, 118°С) был выделен продукт (ХУ1а) перегруппировки семичленного цикла в пятичленный (рисунок 10).
РЬ-
Па
'Ме
АсОН, 118°С
Х1Ха
Па
АсОН, 100°С
V
РЬ/ЧЛ0
ХУ1а (29%)
I_
Па
АсОН, 118°С
I
ХУа
АсОН, 118°С
п- ОМе ' .ез-и,
ОМе
XXVI (30%)
Рисунок 10 - Взаимодействие триазепина (ХГХа) с эфиром (Да) в уксусной кислоте Все характеристики этого пиразолилтиазина совпадали с данными для соединения (ХУ1а), полученного встречным синтезом из 3,5,5-триметил-пиразолин-1-карботиоамида (ХУа) и метилового эфира фенилпропиновой кислоты (Па) (рисунок 6). Реакция триазепинтиола (ХГХа) с эфиром (Па) в уксусной кислоте при 100°С в течение 8 ч приводила к 2-[2-(1,3-диметилбут-2-ен-1-илиден)гидразино]-6-фенил-4Я-1,3-тиазин-4-ону (XXVI), который в уксусной кислоте (118°С, 2ч) превращался по данным ТСХ в пиразолилтиазин (XVIа). Это доказывает, что при раскрытии триазепинового цикла разрывается связь N -С , а при замыкании пиразолинового кольца образуется связь М2-С\ Так как исходный триазепинтиол (Х1Ха) в кипящей уксусной кислоте (15 ч) в отсутствии эфира (Па) оставался неизменным, а акрилат (XXI Уа) в этих же условиях (3 ч) разлагался с образованием исходного тиола (Х1Ха), то разрыву связи в триазепинтиоле (Х1Ха) и его перегруппировке в пиразолин может спо-
собствовать первоначальная атака атома азота N4 триазепинтиола (ХГХа) карбонильным атомом углерода эфира (11а) (рисунок 10).
Таким образом, триазепинтиолы (XIXa, б) взаимодействуют с диметилацети-лендикарбоксилатом по атому азота N2 с образованием тиазолотриазепинов (ХХа, б). Эта реакция протекает также легко, как и в случае пиразолкарботио-амидов. Реакции эфиров ацетилснмонокарбоновых кислот (Па, е) с семичлен-ным тиолом (ХЗХа) идут значительно труднее, чем с пиразолилкарботиоамида-ми. В условиях основного катализа образуются лишь аддукты Михаля (XXTVa, б), циклизация которых в тиазинотриазспины (XXV) не происходит. В кипящей уксусной кислоте под действием эфира (Па) происходит перегруппировка триа-зепинового цикла в пиразолиновый.
2.2 Взаимодействие производных тиокарбогидразида с эфирамн ацетнленкарбоновых кислот
2.2.1 Реакция тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбоксилатом
Реакция тиокарбогидразида (XXVII) с ДМАД (Пж) в метаноле (20°С, Зч) независимо от их мольного соотношения приводила к тиазолидину (XXVIII) -продукту взаимодействия одной молекулы тиокарбогидразида с двумя молекулами эфира (Пж) (рисунок 11).
"ОМе
XXX XXXI
Рисунок 11 - Взаимодействие тиокарбогидразида (XXVII) с эфиром (Иж)
Ш,
н5
гт^е1 да2/с4
н5/с4
5.0
6.0
7.0
163,0 м. д.
162.0
161.0 М. д.
Как и в предыдущих случаях, величина константы 3ДС4-Н5) 5.5 Гц исключает тиазино-вые структуры (XXX, XXXI), а наличие кросс-пика между сигналами атомов водорода группы N112 и углерода С4 в спектре СОЬОС исследуемого вещества (рисунок 12) позволяет сделать выбор между тиазоли-динами (XXVIII и XXIX) в пользу изомера (XXVIII).
Таким образом, реакция тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбокси-латом независимо от их мольного соотношения приводит к диметил-2-{[3-амино-5-(2-метокси-2-оксоэтилидсн)-4-оксо-1,3-тиазолидин-2-илиден]гидра-зоно}сукцинату (XXVIII).
Рисунок 12 - Фрагмент спектра СОЬОС, оптимизированного на скалярную константу ./(С-Н) 8 Гц, раствора З-аминотиазояидина (XXVIII) в СИСЬ
2.2.2 Взаимодействие циклоалкантстразинтионов с диметилацетилендикарбоксилатом
О взаимодействии тетразинтионов, с эфирами ацетиленкарбоновых кислот не сообщалось, тогда как эта реакция может быть использована для синтеза новых производных тиазолотетразинов, некоторые представители которых обладают антибактериальной активностью. Было установлено, что тетразинтионы (ХХХПа, б) в хлороформе в^ присутствии триэтиламина при 20°С или в смеси МеОН / МеОЫа легко реагируют с ДМАД (Иж), образуя тиазолотетразины (ХХХШа, б) (рисунок 13).
/.Ш-Ш МсО^ОМе /ч^Д
п(Н2с(Х 4 Н ^Х >-8 О ^ п(Н2С) О
МеОН/МеОЫа П ^ Р С\ 0Ме
Он5 ОН5
ХХХПа, 6 ХХХШа, б (40-60%) ХХХГУа,б
п =2 (а), 3(6)
Рисунок 13 - Взаимодействие тетразинов (XXXII) с эфиром (Иж) Тиазиновые изомеры (XXXIVa, б) были исключены на основании величин констант скалярных взаимодействий 3ДС4-Н5) 5.4 Гц и 2ДС7-Н5) 1.0 Гц в спектре ЯМР 13С соединения (ХХХШб).
Таким образом, реакция циклоалкантетразинтионов с диметилацетиленди-карбоксилатом является удобным методом синтеза новых производных 3,4-дигидро-2#-тиазоло[3,2-6][1,2,4,5]тстразин-6-онов.
2.2.3 Взаимодействие 4-амино-3-меркапто-1,2,4-триазолов с эфирамн ацетиленкарбоновых кислот
Известно, что реакция 4-амино-3-меркапто-1,2,4-триазолов с эфирами ацети-лендикарбоновой кислоты протекает легко и приводит к триазолотиадиазинам. Так как в эфирах ацетиленмонокарбоновых кислот присутствует лишь одна группа, активирующая тройную связь, то реализация указанного направления для алкилпропиноатов невозможна. Поэтому ожидаемыми продуктами взаимодействия 4-аминотриазолов (XXXV а, б) с метил(фенил)пропиноатом (Иа) следовало считать триазолотиадиазепины (XXXVI 1а, б) (рисунок 14).
"Ля2
(120°С, 0.5 ч), Я3~Мс (АсОН)
О
2 РЬ—2
«а ОМе ^ N
1 J V. На \Л к.
МеОП/МеОКа
ХХХУа б Ме0 " ~Ру 6
011Б ХХХУ1а, б (60-70%) ХХХУПа.б
ч/*^ I
Ас0Н/Ас20
АсОН (Я-Н)
ХЬ (46%)
Я1 = Н5 (ХХХУа, ХХХУ1а, ХХХУПа), РЬ (ХХХУб, ХХХУ16, ХХХУНб);
К2 = Н (XXXIX), ОМе (Па) Рисунок 14 - Взаимодействие 4-аминотриазолов (XXXV) с эфиром (На) В кипящем метаноле в присутствии метилата натрия быстро образовывались аддукты Михаэля (ХХХУ1а, б), но их циклизация не происходила. Соединение (ХХХУ1а) при кипячения (~ 15 ч) в ДМФА или в пиридине оставалось неизменным. Кипячение его в уксусной кислоте (~ 10 ч) приводило к 5-фенил-ЗЯ-1,2-дитиол-3-ону (XXXVIII), который был получен также сплавлением фенилпропиновой кислоты (XXXIX) с тиолом (ХХХУа) и взаимодействием 4-аминотриазолов (ХХХУа, б) с эфиром (Па) в уксусной кислоте.
Одной из причин отсутствия внутримолекулярной циклизации метил-
3-сульфанилакрилатов (XXXVIa, б) могло бы быть транс-расположение заместителей у экзоциклической двойной связи. Однако, в спектре NOESY аддукта Михаэля (XXXVIa) присутствует интенсивный кросс-пик, соответствующий пространственным взаимодействиям ор-
/яо-атомов водорода бензольного кольца Рисупок 15_фрагментспектраКОЕ8У с атомом водорода Н7 (рисунок 15), что раствора акрилата (XXXVIa) в ДМСОч& свидетельствует о г/ис-расположении бензольного кольца и атома Н7.
Расчет энтальпии внутримолекулярной циклизация метил-3-сульфанилакри-лата (XXXVIa) полуэмперическим методом РМ 3 с использованием пакета программ HyperChem 7.0 показал, что эта реакция эндотермична (АГН0° = 0.41 Ккал/моль), тогда как превращение метил-3-сульфанилакрилата (В, R=H) в триазолотиазин (Via) (рисунок 3) экзотермична (АГЯ0° = - 0.7 Ккал/моль). Поэтому, одним из объяснений отсутствия циклизации в аддукте Михаэля (XXXVIa) может быть положительное значение энтальпии этой реакции, препятствующее уменьшению свободной энергии Гиббса этого процесса. л1Для получения тказепинового цикла мы пытались использовать реакцию
4-амино-1,2,4-триазола (XXXVa) с фенилпропиновой кислотой (XXXIX) в присутствии уксусного ангидрида. Однако, был получен 2-(3-меркапто-[1,2,4]триазол-4-ил)-4-фенилбензо[1]изоиндол-1,3-дион (XL) (рисунок 14).
Таким образом, реакция 4-амино-3-меркпато-1,2,4-триазолов (XXXVa, б) с метил(фенил)пропиноатом в метаноле в условиях основного катализа приводит к метил-3-[(4-амино-4Я-[1,2,4]триазол-3-ил)сульфанил]-3-фенилакрилатам (XXXVIa, б). Несмотря на уис-расположение заместителей у образующейся двойной связи, внутримолекулярная циклизация акрилатов (XXXVIa, б) с образованием тиадиазепинов (XXXVII) не происходит. Попытки провести реакцию 4-амино-З-меркаптотриазолов с метил(фенил)пропиноатом в более жестких условиях (уксусная кислота, 118°С) и с фенилпропиновой кислотой в присутствии уксусного ангидрида, приводят к 5-фенил-ЗЯ-1,2-дитиол-3-ону (XXXVIII) и 2-(3 -сульфанил-4Я-1,2,4-триазол-4-ил)-4-фенил-1Я-бензо[1]изоиндол-1,3-(2Я)-диону (XL), соответственно.
8.0 7.0 6.0
М.Д.
2.3 Кваитово-химическое изучение реакций тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфнрами ацетиленкарбоновых кислот
Для понимания реакционной способности производных тиосемикарбазида и тиокарбогидразида с эфирами ацетиленкарбоновых кислот, нами были проведены квантово-химические расчеты электронной структуры эфиров ацетиленкарбоновых кислот (IIa, е, ж), исходных тиоамидов (I, V, VIII, XV, XIX, XXVII, XXXII, XXXV), тиоамидов (XLI) и (XLII), являющихся промежуточными продуктами реакций тиосемикарбазида (I) с метил(фенил)пропиноатом (IIa) и тиокарбогидразида (XXVII) с ДМДА (11ж), соответственно, выделенных аддуктов Михаэля (XXIVa, XXXVIa) и тех аддуктов Михаэля (А, В, D-I), на образовании которых реакция не останавливалась (рисунок 16).
h2n!
Н2% H2n! Phy-COOMe HSINH С00Ме
i 4 i 'n4 1 ' I R2 o
Hs NH> "s 14 V „JkJO*
]NH2 HS^NH, COOMe R O
I XXVTT XLI XLII A, B, D-I
A (R1 = Ph, R2 = 4Я-[1,2,4]триазол-3-илсульфанил), В (Rl = Ph, R2 - N-формиламинокарбамими-доилсульфанил), D (R1 = Ph, R2 = 3,5,5-триметил-4,5-дигидрошфазол-]-карбоксамидосульфанил) E (R1 = COOMe, R2 - 3,5,5 -триметил-4,5-дигидропиразол-1-карбоксамидосульфаиил), F (R = COOMe, R2 = 5,5,7-триметил-5,б-дигидро-4Я-1,2,4-триазепин-3-илсульфаш{л), G (R1 = COOMe, R2 = 1,2,4,5-тетраазаспиро[5.5]ундек-2-ен-3-илсульфанил), H (R1 = Ph, R2 = Ы-(2-метоксикарбо-нил-1-фенил-этилиденамино)карбамимидоилсульфанил), I (R1 = COOMe, R2 =К-(1,2-бис-меток-сикарбонил-этилидсиамино)-Н'-аминокарбамимидоилсульфанил)
Рисунок 16 - Тиоамиды (I, XXVII, XLI, XLII) и метил-З-сульфанилакрилаты (А, В, D-I)
Расчеты проводились полуэмперическим методом РМ 3 с использованием пакета программ HyperChem 7.0. Для анализа энергий ВЗМО тиоамидов, ВЗМО и НСМО аддуктов Михаэля, вкладов АО атомов S, N и С в ВЗМО и НСМО, а также распределения зарядов нами были отобраны таутомеры этих веществ с минимальной энтальпией образования (таблица 1).
Так как присоединению группы SH тиоамидов к эфирам ацетиленкарбоновых кислот, приводящему к образованию метил-3-сульфанилакрилатов, обычно способствуют основания (MeONa, Et3N), разница в энергиях между ВЗМО анионов тиоамидов и НСМО эфиров ацетиленкарбоновых кислот не велика (~ 2.5 - 3.0 эВ), вклады АО атома S в ВЗМО тиоамида и атома С3 в НСМО эфиров максимальны по сравнению с вкладами АО остальных атомов, а заряд на атоме
углерода С3 эфиров ацетиленкарбоновых кислот отрицателен и не способствует образованию связи атома С3 с атомом серы анионов тиоамидов, то, можно говорить об орбитальном контроле этой стадии реакции.
Таблица 1 - Энергии ВЗМО, НСМО, полные заряды (q) атомов N, S, С и их орбитальные коэффициенты (w) в НСМО и ВЗМО тиоамидов (I, V, VIII, XVa, XlXa, XXVII, XXXIIa, XXXVa, XLI, XLII), их апионов(Г, V"\ VIH , XVa , XlXa", XXVir, XXXIIa" XXXVa'XLF, XLII"), адцукдов Михаэля (XXIVa, XXXVIa, A, B, D-I) и эфиров (lía, e, ж)
Соединение" АДо° E, эВ q ,ед.электрона | w
ВЗМО НСМО N S £СООМе N • N • S QCÜOMe
I 39.4 -8.81 - 0 01 0.03 0.09 - 0.43 0 03 0.36 -
Г 2.4 -3.37 - 0.00 0.02 -0.69 - -0 27 0 07 -0.68 -
Va 1.5 -9.14 - -0.22 0 08 0.10 - -0.44 0.27 -0.50 -
Va" -37.8 -3.88 - -0.35 -0 03 -0 62 - 0 46 0 00 -0.73 -
Villa 54.3 -9 23 - -0.09 0.33 0.16 - 0.17 •0.08 -0.40 -
Villa" 14.8 -3.51 - -0.20 0 19 -0 60 - 0.20 0 12 -0.44 -
XVa 42.1 -9.12 - - -0 18 0 11 - - -0 28 0 40 -
XVa" 11.6 -3.48 - -0 23 -0.65 - - 0 41 -0 87 -
XlXa 37.3 -9.22 - 0.09 р(И8_ 0 07 - 0.47 0.47 -0.31 -
XlXa" 4.6 -3.63 - 0 00 -0.27 -0.65 - -0.03 -0.39 0.79 -
XXVII 66 4 -9 11 - -0.06 -0 01 0 09 - -0.49 0.06 0.07 -
xxvir 24.4 -3 58 - -0 10 0.08 -0.68 - 0.03 031 0.70 -
XXXIIa 53.8 -8.61 - -0.15 0 02 0 11 - 0 30 -0.23 -0 40 -
XXXIIa" 18.8 -3 51 - -0.31 -0.06 -0 63 - -0.33 0.00 0 65 -
XXXVa 86.9 -9 17 - -0.06 0.01 0 22 - -0.27 0 00 0.59 -
XXXVa" 39.1 -3.71 - -0.19 -0.02 -0.60 - 0.30 0 00 -0 64 -
XLI -2.5 -9.02 - -0.13 0.04 0.12 - 0.14 -0.09 -0 19 -
XLr -48.0 -4.14 - -0 39 0 04 -0 56 - -0 26 0.00 0.31 -
XLII -83 4 -9.41 - 0.10 -0.06 0.14 - -0.27 -0.05 -0.24 -
XLir -130 8 -4 11 - 0.13 -0 25 -0 64 - -0.03 -0 25 -0.61 -
XXIV6 8.31 -9.20 -0.78 0.00 0.00 - 041 0 01 0.13 - -0 02
XXXVIa 53.1 -9.57 -0 98 0 01 0.00 - 041 -0.10 0 02 - 0 01
А -24.6 -8.95 -0 90 -0 12 0 09 041 -0.34 0 43 - -0 01
В 24.5 -9.35 -0 94 -0 01 0.39 - 0.43 -0.01 -0 01 - -0 04
D 13.3 -9.10 -0.54 - -0.08 - 041 - -0 10 - 0 04
E -89 4 -9.26 -0 79 - -010 - 0 42 - -0 07 - 0.04
F -94 1 -9.08 -0.92 -0.08 чни" - 0.42 0 07 -0.16 - 0 04
G -78 2 -8.81 -0.81 -0.12 0.00 - 0.41 -0.37 0 29 - 0.00
H -27.8 -9.21 -0 67 0.06 -0 08 - 041 0.10 -0.16 - 0.04
I -217.5 -9.14 -1 02 -0.05 0.10 - 0.41 0.07 0.21 - -0 08
IIa" -6.3 - -0.68 - 0.52 - 0.24
Пж'* -108 05 - -0.77 - 0.51 - -0 24
He" -29.8 - 0 16 - 0 52 - 0 36
XXVII), N2 - для остальных," N5 - для (XXVII, XXXVa, XXXVIa, XLII), N4 - для остальных; *' q, ед. электрона, для атома С3-0.01, w для атома С3 -031, л q, ед электрона, для атома С3 -0 10, w для атома С -0.29," q, ед. электрона, для атома С3 -0.06, w для атома С3 -0.36
Незамещенные тиосемикарбазид (I) и тиокарбогидразид (XXVII) взаимодействуют с эфирами (IIa) и (Пж), соответственно, образуя связи не только между атомами серы и атомами углерода С3 эфиров, но и связи N1 - С3. Это объясняется тем, что для этих тиоамидов вклад АО атома азота N1 в ВЗМО больше, чем
вклад атома S, что способствует первоначальному образованию гидразонов (XLI) и (XLII). Переход этих гидразонов в соответствующие сульфанильные анионы (XLГ) и (XLIF) более выгоден, чем переход тиоамидов (I) и (XVII) в анионы (Г) и (XVII-) на 8.6 и 5.5 ккал/моль, соответственно, а образующиеся анионы (XLF) и (XLII-) легче реагируют с эфирами (Па) и (Нж) по сравнению с неионизированными молекулами (XLI) и (XLII) из-за снижения энергии ВЗМО и повышения вкладов в них АО атомов S. Это объясняет образование продуктов (1:2) взаимодействия тиоамида и эфира независимо от их мольного соотношения.
Для аддуктов Михаэля разница в энегиях ВЗМО и IICMO практически не изменяется относительно разности энергий ВЗМО исходных тиоамидов и НСМО эфиров, но вклады АО атомов углерода метоксикарбонильных групп в НСМО практически равны нулю, а заряды на них и атомах азота, подвергающихся внутримолекулярному ацилированию, составляют —1-0.4 и —0.1, соответственно. Следовательно, внутримолекулярная циклизация аддуктов Михаэля подчиняется зарядовому контролю. Зарядовый контроль позволяет объяснить направление внутримолекулярной циклизации аддуктов Михаэля (А, В, E-J) - она протекает по атому азота, обладающему максимальным отрицательным зарядом. В аддуктах Михаэля (XXIV6) и (XXXVIa) атомы азота N2 и NH2, соответственно, имеют положительные заряды близкие к нулю, что и является одной из возможных причин отсутствия их внутримолекулярного ацилирования.
Таким образом, стадия нуклеофильного присоединения группы SH замещенных тиоамидов (V, VIII, XV, XIX, XXXII, XXXV, XLI, XLII), как и группы NH2 тиосемикарбазида (I) и тиокарбогидразида (XXVII) к тройной связи эфиров (Па, е, ж), подчиняется орбитальному контролю, а образование тиазинового или тиазолидинового кольца в результате внутримолекулярной циклизации аддуктов Михаэля - зарядовому.
2.4 Биологическая активность полученных соединений
Было установлено, что производные 1,3-тиазина (П1а) и триазолотиазинов (Via, б, г, д, ж-к, м, о) относятся к малотоксичным веществам (LD50 > 500мг/кг). Величины LD50 2-арил-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]-тиазин-7-онов (У1ж-к, м) практически не зависит от электронных свойств и липофилыюсти заместителей в пара-положении бензольного кольца у атома С2; исключением оказался самый токсичный 2-(4-хлорфенил)триазолотиазин (VIk).
21
Производные 1,3-тиазинов (Via, б, г, д, ж-к, м, о) при внутрибрюшинном введении в дозе 1/10 LD30 проявляли антигипоксический эффект (в условиях острой гипобарической гипоксии выживаемость животных составила от 20% до 80%). На модели генерации уксуснокислых корчей у мышей, было показано, что триазолотиазины (Via, г, ж-к, м) обладают выраженным анальгезирующим действием, интенсивность которого для 2-арил-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-онов (У1ж-к, м) возрастала с увеличением липофильности заместителя в да/эд-положении бензольного кольца у атома С2. Наибольшую активность показал 2-(4-толил)-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло-[5,1-6][1,3]тиазин-7-он (VI3). Это соединение проявило выраженное противовоспалительное действие (адреналиновый отек легких у мышей в пересчете на легочный коэффициент снижался на 63%), умеренную противоопухолевую активность (супрессия роста асцитной карциномы Эрлиха на 40%) и угнетающее действие на ЦНС животных (ухудшение ориентировочно-исследовательского поведения мышей в эксперименте «норковый рефлекс» на 30%).
2.5 Качественное и количественное определение триазолотиазина (У1з)
Для наиболее перспективного соединения - триазолотиазина (Vb), были разработаны методики оценки качества и количественного определения. Триа-золотиазин - бесцветный мелкокристаллический порошок, растворимый в ди-метилсульфоксиде, диметилформамиде и хлороформе, практически не растворимый в воде и 0.1 М растворах NaOH и HCl. Для определения подлинности вещества (VI3) можно использовать реакции с Со(Ж)з)2 (фиолетовое окрашивание), реактивами Вагнера (желтый осадок), Драгендорфа (оранжевый осадок), концентрированными H2S04 (лимонно-желтое окрашивание) и HNO3 (оранжево-желтое окрашивание), а также методы ТСХ, УФ спектроскопии, ИК спектроскопии и спектроскопии ЯМР 'Н. Отсутствие посторонних примесей целесообразно контролировать с помощью ТСХ, а количественное определение проводить методом УФ спектрофотометрии.
3 Выводы
1. Взаимодействие эфиров ацетиленкарбоновых кислот с производными тио-семикарбазида и тиокарбогидразида - удобный метод синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов. '
2. Реакции тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом и тиокарбогидра-зида с диметилацетилеидикарбоксилатом независимо от мольного соотношения реагентов приводят к продуктам взаимодействия одной молекулы тиоамида с двумя молекулами эфира ацетиленкарбоновой кислоты - 2-гидразоно-6-фенил-1,3-тиазин-4-ону и 3-амино-2-гидразоно-5-метоксикарбонилметилентиазол-4-ону, соответственно.
3. Взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов с метил(фенил)пропиноатом -новый метод синтеза 2-замещенных-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-А][1,3]-тиазин-7-онов.
4. Реакции диметилацетилендикарбоксилата с З-меркапто-5,6-дигидро-1,2,4-триазепинами и 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами являются удобными методами синтеза производных новой гетероциклической системы 2-илиден-7,8-дигидротиазоло[3,2-6][1,2,4]триазепин-3-она и метил[4-оксо-2-(4,5-дигидро-1Я-пиразол-1-ил)тиазол-(4Я)-илиден]ацетатов, соответственно.
5. 2-(4,5-Дигидро-1Я-пиразол-1-ил)-4Я-1,3-тиазин-4-оны могут быть получены взаимодействием метилпропиноатов с 4,5-дигидропиразол-1-карбо-тиоамидами или с З-меркапто-5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,-4-триазепином в результате перегруппировки его триазепинового цикла в пиразолиновый.
6. Выбор между возможными продуктами-изомерами внутримолекулярной циклизации метил-3-сульфанилакрилатов - 1,3-тиазинами, различающимися числом связей от «аминных» и «иминных» атомов азота до ближайшего к ним атома водорода, можно осуществить с помощью спектроскопии ЯМР ,5Ы и 'Н, используя величины химических сдвигов этих атомов азота и констант скалярных взаимодействий
7. Нуклеофильное присоединение группы N112 тиосемикарбазида и тиокарбо-гидразида, как и группы БН их производных, к тройной связи метилпропиноатов с образованием метил-3-гидразонопропаноатов и метил-3-сульфанил-акрилатов, соответственно, подчиняется орбитальному контролю, а внутримолекулярное ацилирование последних - зарядовому;
8. Наименее токсичный в ряду триазолотиазинов 2-(4-толил)-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-£][1,3]тиазин-7-он обладает выраженной анальгезирую-щей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:
1. Данилкина, Н. А. Исследование азолов и азинов. CXXVII. 5-Фенил-7#-[1,2,41триазоло[5,1-Ь][1,3]тиазин-7-оны: синтез и строение. / Н. А. Данилкина, Л. Е Михайлов, С. И. Селиванов, Б. А. Ивин // Журнал органической химии - 2007. - № 9. - С. 13511360.
2. Данилкина, Н. А. Конденсация тиоамидов с производными ацетиленкарбоновых кислот (обзор) / Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // Журнал органической химии -2006.-№ 6. -С. 807-839.
3. Данилкина, Н. А. Взаимодействие тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом - синтез производных 1,3-тиазинов / НА. Данилкина, JI. Е. Михайлов, М. Б. Ганина, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. -2004. -№ 1. - С. 161-162.
4. Данилкина, H. А Синтез перфторалкил[1,2,4]триазоло[1,3]тиазшюв / Н. А. Данилкина, С. В Вершилов, М. Б. Ганина, JI. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. - 2004. -№3.-С. 520-522.
5. Danilkina, N. A. Structure Elucidation of Thiocarbohydrazide and Acetylenic Esters Reaction Products by ID and 2D NMR / N. A. Danilkina, S. I. Selivanov, L. E. Mikhailov, B. A. Ivin // International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter", 4th Meeting "NMR in Life Sciences": Book of Abstracts. St. Petersburg, Russia, 9-13 July 2007. -SPb • «Solo» publisher, 2007. - P 61.
6. Данилкина, H. А. Взаимодействие 1,2,4-триазепин-З-тионов и 4,5-дигидропиразол-1-карбо1Иоамидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот / Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // IX Научная школа - конференция по органической химии' материалы конференции. Москва, 11-15 декабря 2006 г. -М. : ИОХ РАН, 2006 - С. 127.
7. Данилкина, Н. А. Синтез и строение 7'-метоксикарбонил-метилиден-2'Н-спиро-[циклоалкан-1,3'[1,3]тиазоло[3,2-Ь][1,2,4,5]тетразин]-6'(7'Н)-онов / II. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, Б. А. 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. 264.
8. Danilkina, N. A. Application of long range 1sN-'H coupling constants to structure determination of Triti-zine / N. A. Danilkina, S. I. Selivanov, L. E. Mikhailov, B. A. Ivin // International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter", 2nd Meeting "NMR in Life Sciences": Book of Abstracts. St. Petersburg, Russia, 11-15 July 2005. -SPb. : «Solo» publisher, 2005.-P 70.
9. Данилкина, H. А. Взаимодействие ацетиленкарбоновых кислот с 1,2,4-триазепин-З-тиолом - путь к синтезу тиазолнйино- и тиазинотриазепинов / Н. А. Данилкина, Л Е. Михайлов, О. Л. Алексеева, 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. 77.
10. Данилкина, Н. А. Синтез поликонденсированных гетероциклических систем, содержащих 1,3-тиазиновый цикл, с использованием эфиров ацетиленкаробоновых кислот / Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, Б А. Ивин // Третья молодёжная школа-конференция по органическому синтезу «Органический синтез в новом столетии»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 24-27 июня 2002 г. - СПб. : НИИ Химии СПбГУ, 2002. - С. 219.
11. Данилкина, Н. А. Новый удобный метод синтеза 2-замещенных-9-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-Ь]тиазин-7-опов / Н. А. Данилкина, Л Е. Михайлов, В. Н. Куклин, Б. А. Ивин // 4-й Международный симпозиум по химии и применению фосфор-, сера- и кремний-органических соединений «Петербургские встречи»: сб. науч. трудов. Санкт-Петербург, 2631 мая 2002 г. - СПб. : НИИ Химии СПбГУ, 2002. - С. 286.
12. Данилкина, Н. А. Синтез и исследование аптигипоксической активности би- и трицик-лических тиазиновых систем /Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, А В. Бурякина, Б А. Ивин // IX Российский национальный конгресс «Человек и лекарство»: материалы конференции. Москва, 8-12 апреля 2002 г. - М., 2002. - С. 606.
J ~)ля Зам®
Юля Заме*
На правах рукописи
Данилкина Наталья Александровна
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТИОСЕМИКАРБАЗИДОВ И ТИОКАРБОГИДРАЗИДОВ С ЭФИРАМИ АЦЕТИЛЕНКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ
Специальность 15.00.02 —фармацевтическая химия, фармакогнозия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
Печать Я Я Андриановой
Подписано к печати 29.10.2008. Формат 60 х 90/16. Бумага тип. Печать ризограф _Гарнитура «Тайме». Печ. д.3,0. Тираж 100 экз. Заказ 754_
Санкт-Петербург 2008
Оглавление диссертации Данилкина, Наталья Александровна :: 2008 :: Санкт-Петербург
1 Введение.
2 Экспериментальная часть.
2.1 Синтез целевых соединений.
2.2 Прогнозирование биологической активности триазолотиазинов.
2.3 Изучение острой токсичности и некоторых видов биологической активности триазолотиазинов (Via, г, ж-к, м, о) и 1,3-тиазина (Ша).
2.3.1 Острая токсичность производных 1,3-тиазинов.
2.3.2 Антигипоксическое действие производных 1,3-тиазинов.
2.3.3 Анальгезирующая активность производных 1,3-тиазинов.
2.3.4 Противовоспалительная активность триазолотиазина (У1з).
2.3.5 Влияние триазолотиазина (У1з) на состояние центральной нервной системы.
2.3.6 Противоопухолевая активность триазолотиазина (У1з).
2.4 Установление подлинности 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7//-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-она (У1з).
2.5 Определение посторонних примесей в субстанции 2-(4-метилфенил)
5-фенил-7#-[1,2,4]триазо-ло[5,1-6][1,3]тиазин-7-она (У1з).
2.6 Количественное определение 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7#-[1,2,4]триазоло[5,1 -Ь\[\,3]тиазин-7-она (У1з).
2.6.1 Подтверждение выполнения закона Бугера-Ламберта-Бэра для раствора триазолотиазина (У1з) при X 249 нм.
2.6.2 Приготовление стандартного образца триазолотиазина (У1з).
2.6.3 Количественное определение триазолотиазина (У1з).
3 Обсуждение результатов.
3.1 Синтез и строение целевых соединений.
3.1.1 Взаимодействие тиосемикарбазидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
3.1.1.1 Реакции тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом.
3.1.1.2 Взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов и 5-замещенных-3-меркапто-1,2,4-триазолов с метил(арил)пропиноатами.
3.1.1.3 Конденсация 5-замещенных-3-метил-4,5-дигидропиразол
1-карботиоамидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
3.1.1.4 Взаимодействие 5,6,7-замещенных-5,6-дигидро-1,2,4-триазе-пин-3-тиолов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
3.1.1.5 Проблема различия производных пиразолинкарботиоамидов и триазепинтиолов.
3.1.2 Взаимодействие тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
3.1.2.1 Реакция тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбокси-латом.
3.1.2.2 Взаимодействие циклоалкантетразинтионов с диметилацети-лендикарбоксилатом.
3.1.2.3 Взаимодействие 4-амино-3-меркапто-1,2,4-триазолов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
3.2 Квантово-химическое изучение реакций тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислотг.
3.3 Фармакологическая активность некоторых производных 1,3-тиазинов.
3.3.1 Острая токсичность производных 1,3-тиазинов.
3.3.2 Прогнозирование спектра биологической активности триазолотиазинов с помощью программы PASS.
3.3.3 Антигипоксическая активность производных 1,3-тиазинов.
3.3.4 Анальгезирующая активность триазолотиазинов (Via, г, ж-к, м, о) и тиазина (Illa).
3.3.5 Взаимосвязь между строением триазолотиазинов (У1ж-к, м) и силой их анальгезирующего действия.
3.3.6 Противовоспалительная активность 2-(4-метилфенил)-5-фенил
1Н- [ 1,2,4]триазоло [5,1 -6] [ 1,3]тиазин-7-она (У1з).
3.3.7 Влияние 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-^][1,3]тиа-зин-7-она (У1з) на состояние центральной нервной системы.
3.3.8 Противоопухолевая активность 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7// 1,2,4]триазоло[5,1 -Ь] [ 1,3]тиазин-7-она (У1з).
3.4 Разработка методик качественного и количественного определения триазолотиазина (У1з).
4 Выводы.
Введение диссертации по теме "Фармацевтическая химия и фармакогнозия", Данилкина, Наталья Александровна, автореферат
Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азолы и азины. Это связано с их широким распространением в природе, применением в медицинской практике и использованием в органическом синтезе. Известно, что замещенные гидрокси(оксо)пиримидины, диазолы и их производные участвуют во многих процессах, протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги этих соединений, в частности, 1,3-тиазины и тиазолы, изучены гораздо меньше, несмотря на то, что обладают не меньшим потенциалом для создания новых лекарственных средств. Работами кафедры органической химии СПХФА показано, что производные гидро-кси(оксо)тиазинов, -пиримидинов и -диазолов являются перспективными представителями гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, установлено, что 2-арил-4-гидрокси-6//-1,3-тиазин-6~оны проявляют выраженный противоопухолевый эффект. В связи с этим, изучение химических реакций для разработки методов синтеза новых производных 1,3-тиазинов и тиазолов становится особенно важным. К ним, в частности, относится конденсация производных ацетиленкарбоновых кислот с тиоамидами. О взаимодействии эфиров ацетиленкарбоновых кислот с такими тиоамидами, как циклические и ациклические тиосемикарбазиды и тиокарбогидразиды, почти нет сведений. Поэтому, исследование этой малоизученной реакции представляется актуальным.
Цель работы заключалась в разработке методов синтеза новых биологически активных производных 1,3-тиазинов и 1,3-тиазолов в результате исследования взаимодействия циклических и ациклических тиосемикарбазидов и тиокарбо-гидразидов с эфирами ацетиленмоно- и дикарбоновых кислот.
Задачи исследования. ,
1. Разработка методов синтеза новых биологически активных производных тиазолов, тиазинов, триазолов, тетразинов и триазепинов.
2. Изучение реакций тиосемикарбазидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот как способов синтеза новых моно- и бициклических 1,3-тиазинов и тиазолов.
3. Поиск подходов к синтезу новых моно- и бициклических 1,3-тиазинов и тиазолов среди реакций тиокарбогидразида и его циклических производных с эфирами ацетиленкарбоновых кислот.
4. Установление строения полученных соединений и поиск современных методов спектроскопии ЯМР для выбора между возможными продуктами-изомерами исследуемых реакций.
5. Изучение острой токсичности, некоторых видов биологического действия и их связи со строением исследуемых веществ.
6. Разработка методик качественного и количественного определения полученных биологически активных соединений.
Научная новизна.
Настоящая работа является первым систематическим исследованием реакций циклических и ациклических тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот. Впервые показано, что
-взаимодействие эфиров ацетиленкарбоновых кислот с производными тиосе— микарбазида и тиокарбогидразида - удобный метод синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов;
- реакции тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом и тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбоксилатом независимо от мольного соотношения реагентов приводят к продуктам взаимодействия одной молекулы тиоамида с двумя молекулами эфира ацетиленкарбоновой кислоты - 2-гидразоно-6-фенил-1,3-тиазин-4-ону и 3-амино-2-гидразоно-5-метоксикарбонилметилентиазол-4-ону, соответственно;
- взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов с метил(фенил)пропиноатом -новый метод синтеза 2-замещенных-5-фенил-7//-[1,2,4]триазоло[5,1-&][1,3]-тиазин-7-онов;
-реакции димети л ацетил ендикарбоксилата с 3-меркапто-5,6-дигидро-1,2,4-триазепинами и 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами являются удобными методами синтеза производных новой гетероциклической системы 2-илиден-7,8-дигидротиазоло[3,2-£][1,2,4]триазепин-3-она и метил[4-оксо-2-(4,5-дигидро-1 //-пиразол-1 -ил)тиазол-(4//)-илиден]ацетатов, соответственно;
- 2-(4,5-дигидро-1//-пиразол-1-ил)-4//-1,3-тиазин-4-оны могут быть получены взаимодействием метилпропиноатов с 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами или с 3-меркапто-5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,4-триазепином в результате перегруппировки его триазепинового цикла в пиразолиновый; метил[6'-оксо-2,//-спиро(циклоалкан-1,3'-[1,3]тиазоло[3,2-^][1,2,4,5]тетра-зин)-7'(67/)-илиден]ацетаты могут быть получены взаимодействием спироцик-лоалкан-1,2,4,5-тетразин-3-тионов с диметилацетилендикарбоксилатом;
- выбор между возможными продуктами-изомерами внутримолекулярной циклизации метил-3-сульфанилакрилатов - 1,3-тиазинами, различающимися числом связей от «аминных» и «иминных» атомов азота до ближайшего к ним атома водорода, можно осуществить с помощью спектроскопии ЯМР и 'II, — используя величины химических сдвигов этих атомов азота и констант скалярных взаимодействий 13.У(Н-Ы);
- нуклеофильное присоединение группы 1ЧН2 тиосемикарбазида и тиокарбо-гидразида, как и группы БН их производных, к тройной связи метилпропиноатов с образованием метил-3-гидразонопропаноатов и метил-3-сульфанил-акрилатов, соответственно, подчиняется орбитальному контролю, а внутримолекулярное ацилирование последних - зарядовому;
- наименее токсичный в ряду триазолотиазинов 2-(4-толил)-5-фенил-7//-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-он обладает выраженной анальгезирующей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Практическая значимость.
В практику органической химии введены удобные методы синтеза новых производных 1,3-тиазина, тиазолидина, триазепина, тетразина и биологически активных триазолотиазинов. Предложен однозначный и информативный способ установление строения продуктов реакций тиосемикарбазидов с метилпропи-ноатами методом спектроскопии ЯМР 151Ч, который можно использовать для установления строения новых азот содержащих гетероциклических соединений. Показано, что 2-(4-метилфенил)-5-фенил-7Я-[1,2,4]триазоло[5,1-Ь][1,3]тиазин-7-он проявляет противоопухолевое действие в отношении штамма клеток ас-цитной опухоли Эрлиха, что позволит проводить целенаправленный поиск новых эффективных противоопухолевых средств в ряду производных 7//-[1,2,4]-триазоло[5,1-£][1,3]тиазин-7-онов.
Положения, выносимые на защиту.
1. Исследование взаимодействие эфиров ацетиленкарбоновых кислот с незамещенными тиосемикарбазидом, тиокарбогидразидом и их производными (1 -ацилтиосемикарбазидами, 5-замещенными-1,2,4-триазол-З-тиолами, 4,5-ди-гидропиразол-1 -карботиоамидами, 5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,4-триазепин-3-тиолами, циклоалкан-1,2,4,5-тетразин-З-тионами, тУ-амино-! ,2,4-триазол-З-тиолами) является актуальным для разработки удобных методов синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов.
2. Комбинирование современных методов спектроскопия ЯМР 'Н, 13С, -удобный способ для выбора между возможными продуктами-изомерами исследуемых реакций.
3. Полуэмпирический метод РМ 3 квантово-химических расчетов электронной структуры исследуемых молекул - удобный способ для понимания и объяснения реакционной способности исходных соединений и направлений протекания изучаемых реакций.
4. 2-(4-Толил)-5-фенил-7#-[ 1,2,4]триазоло[5,1 -b][ 1,3]тиазин-7-он, выбранный из ряда 2-арилтриазолотиазинов при исследовании взаимосвязи силы их аналь-гезирующего действия и токсичности от электронных свойств и липофильности заместителей в пара-положении бензольного кольца у атома С , как наименее токсичное и наиболее активное вещество, обладает выраженной анальгезирую-щей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены на 4-ом Международном симпозиуме «Петербургские встречи» (ISPM-IV) (Санкт-Петербург, 2002); школах - конференциях по органической химии: «Органический синтез в новом столетии» (Санкт- Петербург, 2002), «Современные тенденции органической химии» (Санкт- Петербург, 2004), «Органическая химия от Бутлерова и Бельштейна до современности» (Санкт- Петербург, 2006), IX Научной школе-конференции по органической химии (Москва, 2006); Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство»: (Москва, 2002) и International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter"(St. Petersburg, 2005 и Petersburg, 2007).
Публикации.
По теме диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 8 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, состоит из введения, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и приложений, содержит 44 таблицы, 60 рисунков. Библиография включает 88 ссылок.
Заключение диссертационного исследования на тему "Взаимодействие тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот, строение и биологическая активность продуктов реакций"
4 Выводы
1. Взаимодействие эфиров ацетиленкарбоновых кислот с производными тио-семикарбазида и тиокарбогидразида - удобный метод синтеза новых производных тиазолов, 1,3-тиазинов, 1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4-триазепинов и биологически активных триазолотиазинов.
2. Реакции тиосемикарбазида с метил(фенил)пропиноатом и тиокарбогидразида с диметилацетилендикарбоксилатом независимо от мольного соотношения реагентов приводят к продуктам взаимодействия одной молекулы тиоамида с двумя молекулами эфира ацетиленкарбоновой кислоты — 2-гидразоно-6-фенил-1,3-тиазин-4-ону и 3-амино-2-гидразоно-5-метоксикарбонилметилентиазол-4-ону, соответственно.
3. Взаимодействие 1-ацилтиосемикарбазидов с метил(фенил)пропиноатом -новый метод синтеза 2-замещенных-5-фенил-7//-[1,2,4]триазоло[5,1-&][1,3]-тиазин-7-онов.
4. Реакции диметилацетилендикарбоксилата с 3-меркапто-5,6-дигидро-1,2,4-триазепинами и 4,5-дигидропиразол-1-карботиоамидами являются удобными методами синтеза производных новой гетероциклической системы 2-илиден-7,8-дигидротиазоло[3,2-6][1,2,4]триазепин-3-она и метил[4-оксо-2-(4,5-дигидро-1//-пиразол-1 -ил)тиазол-(4//)-илиден]ацетатов, соответственно.
5. 2-(4,5-Дигидро-1//-пиразол-1-ил)-4//-1,3-тиазин-4-оны могут быть получены взаимодействием метилпропиноатов с 4,5-дигидропиразол-1-карбо-тиоамидами или с 3-меркапто-5,5,7-триметил-5,6-дигидро-1,2,4-триазепином в результате перегруппировки его триазепинового цикла в пиразолиновый;
6. Выбор между возможными продуктами-изомерами внутримолекулярной циклизации метил-3-сульфанилакрилатов - 1,3-тиазинами, различающимися числом связей от «аминных» и «иминных» атомов азота до ближайшего к ним атома водорода, можно осуществить с помощью спектроскопии ЯМР 15М и 'Н, используя величины химических сдвигов этих атомов азота и констант скалярных взаимодействий '"^(Н-Ы).
7. Нуклеофильное присоединение группы ЫН2 тиосемикарбазида и тиокарбо-гидразида, как и группы ЭН их производных, к тройной связи метилпропиноа-тов с образованием метил-3-гидразонопропаноатов и метил-3-сульфанил-акрилатов, соответственно, подчиняется орбитальному контролю, а внутримолекулярное ацилирование последних - зарядовому.
8. Наименее токсичный в ряду триазолотиазинов 2-(4-толил)-5-фенил-7#-[1,2,4]триазоло[5,1-6][1,3]тиазин-7-он обладает выраженной анальгезирую-щей и противовоспалительной активностью, а также оказывает умеренный противоопухолевый эффект.
Автор выражает благодарность Стрелковой Л.Ф. за регистрацию ИК спектров, Селиванову С.И. и Подкорытову И.С. за регистрацию спектров ЯМР, Ми-шареву А.Д. за регистрацию масс-спектров и Старовой Г.Л. за расшифровку данных рентгено-структурного анализа.
Список использованной литературы по фармакологии, диссертация 2008 года, Данилкина, Наталья Александровна
1. Беленький, M. J1. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта / M. JI. Беленький. JI. : Медицина, 1963. - 151 с.
2. Вершилов, C.B. Синтез 3-перфторзамещенных 1.2.4-триазолил-5-аминов и 5-тиолов / С. В. Вершилов, JI. М. Попова, В. Е. Мунгалов, Н. А. Рябинин // Журнал прикладной химии. 1994. -№ 7. — С. 1124-1126.
3. Государственная фармакопея союза советских социалистических республик. Выпуск 1. Общие методы анализа. 11-е изд-е. - М. : Медицина, 1987. -335 с. —
4. Гюнтер, X. Введение в курс спектроскопии ЯМР / X. Гюнтер. М. : Мир, 1984.-С. 202.
5. Данилкина, Н. А. Синтез перфторалкил1,2,4.триазоло[1,3]тиазинов / Н. А. Данилкина, С. В. Вершилов, М. Б. Ганина, Л. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. 2004. - № 3. - С. 520-522.
6. Данилкина, Н. А. Взаимодействие тиосемикарбазида с ме-тил(фенил)пропиноатом синтез производных 1,3-тиазинов / Н. А. Данилкина, JI. Е. Михайлов, М. Б. Ганина, Б. А. Ивин // Журнал общей химии. - 2004. - № 1. -С. 161-162.
7. Данилкина, Н. А. Конденсация тиоамидов с производными ацетиленкар-боновых кислот (обзор) / Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, Б. А. Ивин // Журнал органической химии. 2006. - № 6. — С. 807-839.
8. Данилкина, Н. А. Исследование азолов и азинов. СХХУ11. 5-Фенил-7//-1,2,4.триазоло[5,1-Ь][1,3]тиазин-7-оны: синтез и строение. / Н. А. Данилкина, Л. Е. Михайлов, С. И. Селиванов, Б. А. Ивин // Журнал органической химии. -2007.-№9.-С. 1351-1360.
9. Кижнер, Н. Разложение пиразолиновых оснований, как метод получения производных циклопропана / Н. Кижнер // Журнал русского физико-химического общества. 1912. - № 1. - С. 165.
10. Колос, Н. Н. Конденсированные системы на основе 4-амино-З-меркапто-1,2,4-триазола / Н. Н. Колос, В. Д. Орлов, Е. К. Слободина, Е. Ю. Юрьева, С. П. Коршунов, Ван Туэ Зыонг // Химия гетероциклических соединений. 1992. -№ 2. - С. 267-272.
11. Корпачев, В.В. Фундаментальные основы гомеопатической фармакотерапии / В. В. Корпачев. К. : Четверта хвиля, 2005. - 296 с.
12. Кост, А. Н. Реакции производных гидразина. XXXVI. Гидрирование 1-ацилпиразолинов и получение пиразолидинов / А. Н. Кост, Г. А. Голубева // Журнал общей химии. 1963. -№ 1-2. - С. 248-252.
13. Ларионов, Л. Ф. Химиотерапия злокачественных опухолей / Л. Ф. Ларионов. М. : Медгиз, 1962. - 465с.
14. Максютина, Н. П. Методы анализа лекарств / Н. П. Максютина. Киев : Здоровье, 1984. - С. 25-113.
15. Насонов, Е. Л. Нестероидные противовоспалительные препараты (перспективы применения в медицине) / Е. Л. Насонов. М. : Анко, 2000. - 143 с.
16. Нахманович, А. С. Синтез 6-фенилметилгексагидро-1,2,4,5-тетразин-3-тионов / А. С. Нахманович, Т. Е. Глотова // Химия гетероциклических соединений. 1992. № 7. - С. 1003.
17. Поройков, В. В. Компьютерное предсказание биологической активности веществ: пределы возможного / В. В. Поройков // Химия в России. 1999. - № 2. -С. 8-12.
18. Синтезы органических препаратов. Сборник 1 / пер. с англ. М. : Иностранная литература, 1949. - С. 76.
19. Синтезы органических препаратов. Сборник 12 / пер. с англ. М. : Мир, 1964.-С. 145.
20. Синтезы органических препаратов. Сборник 2 / пер. с англ. М. : Иностранная литература, 1949. - С. 520.
21. Синтезы органических препаратов. Сборник 4 / пер. с англ. М. : Иностранная литература, 1953.-С. 186.
22. Стуков, А. Н. Индекс роста опухоли как интегральный критерий эффективности проивоопухолевой терапии в эксперименте / А. Н. Стуков, М. И. Иванова, А. К. Никитин, Г. М. Сорокин, С. А. Коньков // Вопросы онкологии. -2001.-С. 612.
23. Титце, JT. Препаративная органическая химия / Л. Титце, JI. Айхер., пер. с нем. М. : Мир, 1999. - С. 206.
24. Abid, М. Synthesis and antiamoebic activities of 1 -/V-substituted cyclised pyrazoline analogues of thiosemicarbazones / M. Abid, A. Azam // Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2005. - № 6. - P. 2213-2220.
25. Abid, M. Synthesis, characterization and antiamoebic activity of 1-(thiazolo4,5-b.quinoxaline-2-yl)-3-phenyl-2-pyrazoline derivatives / M. Abid, A. Azam // Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters. 2006. - № 10. - P. 28122816.
26. Acevedo, O. L. A novel approach towards the synthesis of the 3,4,5-trihydro-l,3-diazepin-5-ol ring structure / O. L. Acevedo, S. H. Krawczyk, L. B. Townsend // Tetrahedron Letters. 1983. - P. 4789-4792.
27. Acevedo, O. L. Synthesis of the new ring system, pyrazolo3,4-d.[l,3]diazepines / O. L. Acevedo, S. H. Krawczyk, L. B. Townsend // Journal of Heterocyclic Chemistry. 1985. - P. 349-352.
28. Baker, D. C. A total synthesis of pentostatin, the potent inhibitor of adenosine deaminase / D. C. Baker, S. R. Putt // Journal of American Chemical Society. 1979. -P. 6127-6128.
29. Balci, M. Basic 'H- and ,3C-NMR Spectroscopy / M. Balci. Elsevier, 2005. -P. 325.
30. Bayer, H. Die Reaktion von Thiocarbohydrazid und Thiosemicarbazid mit aliphatischen Carbonsäuren und ihren Derivaten / H. Bayer, C.-F. Kröger // Justus Liebig's Annalen der Chemie. 1960. - H. 1-3. - S. 135-145.
31. Becker E. D. High Resolution NMR Theory and Chemical Applications / E. D. Becker. 3-d ed. - Academic Press, 2000. - P. 122.
32. Berger, S. NMR-Spectroskopie von Nichtmetallen : in 4 Bd.; Bd. 1 / S. Berger, S. Braun, H.-O. Kalinowski. Georg Thieme Verlag-Stuttgart-NY : 1993. - S. 3.
33. Budakoti, A. Synthesis and antiamoebic activity of new 1 -TV-substituted thio-carbamoyl-3,5-diphenyl-2-pyrazoline derivatives and their Pd(II) complexes / A. Budakoti, M. Abid, A. Azam // European Journal of Medicinal Chemistry. 2006. - № 1.-P. 63-70.
34. Cadby, P. A. Acetylenic Acids. I. The Reactions of Arylpropiolic Acids with Carbodiimides / P. A. Cadby, M. T. Hearn, A. D. Ward // Austalian Journal of Chemistry. 1973.-P. 557-570. ~
35. Chen, B. C. I5N-NMR Spectra of Azoles with Two Heteroatoms / B. C. Chen, W. von Philipsborn, K. Nagarajan, H. S. Fisher, B. I. Yachtman // Helvetica Chimica Acta. 1983. - № 5. p. 1537-1555.
36. Claramunt, R. M. Substituent effects on the 15N parameters of Azoles / R. M. Claramunt, D. Sanz, C. Lopez, J. A. Jimenez // Magnetic Resonance in Chemistry. -1997.-P. 35-75.
37. Gogoi P. C. Bridgehead Nitrigen Heterocycles. Part -II. Synthesis of Some Fused Heterocyclic Systems From 4-Amino-3-(2,4-dichlorophenyl-5-mercapto-1,2,4-s-triazoles / P. C. Gogoi, J. C. S. Kataky // Heterocycles. 1990. - P. 2147-2152.
38. Gokhan N. 1-TV-Substituted Thiocarbamoyl-3-phenyl-5-thienyl-2-pyrazolines: Synthesis and Evaluation as MAO Inhibitors / N. Gokhan, A. Yesilada, G Ucar, K. Erol, A. A. Bilgin //Archiv der Pharmazie. 2003. - № 8. - P. 362-371.
39. Hawkins, L. D. Inhibitors of adenosine deaminase. Synthesis of coformycin and 3'-deoxycoformycin / L. D. Hawkins, J. C. Hanvey, F. L. Boyd, D. C. Baker, H. D. H. Showalter // Nucleosides Nucleotides. 1983. - P. 479-494.
40. Heindel, N. D. 4-Amino-3-mercapto-l,2,4-triazoles and Propargyl Aldehydes: A New Route to 3-i?-8-Aryl-l,2,4-triazolo3,4-b.-l,3,4-thiadiazepines / N. D. Heindel, J. R. Reid // Journal of Heterocyclic Chemistry. 1980. - R 1087-1088.
41. Heindel, N. D. 7//-l,2,4.riazolo[5,l-6][l,3]thiazin-7-ones by Deamination Cyclization o S-Acrylates of 4-Amino-3(3f/)-l,2,4-triazolethiones / N. D. Heindel, J. R. Reid // Journal of Organic Chemistry. 1980. - P. 2479-2482.
42. Iiendrickson, J. B. A New General Heterocycle Synthesis; Use of Acetylenedi-carboxylic Esters / J. B. Hendrickson, R. Rees, J. F.Templeton // Journal of American Chemical Society. 1964.-№ 1.-P. 107-111.
43. Heravi M. M. Synthesis of Some Trisubstituted Thiazolisin-4-ones / M. M. Heravi, N. Nami, B. Neumuller, H. A. Oskooie, R. Hekmatshoar // Journal of Chemical Research. 2006. - № 11. - P. 722-724.
44. Hunter, N. R. Ene-type adducts from the reaction of 4-phenyl-l,2,4-triazoline-3,5-dione with /?-alkyl s-cis enones / N. R. Hunter, B. P. Krawchuk, J. D. Shiloff// Canadian Journal of Chemistry. 1982. - № 7. - P. 835-839.
45. Kim, H. S. Reaction of 6-Chloro-2-l-methyl-2-(N-methylthiocarbamoyl).-hydrazinoquinoxaline 4-Oxyde with Dimethyl Acethylenedicarboxylate / H. S. Kim, Y. Okamoto // Journal of Hetecocyclic Chemistry. 1992. P. 1001-1004.
46. Kornis, G Reaction of P-Keto Esters with 2-Amino-l,3,4-thiadiazoles. A Reinvestigation / G. Kornis, P. M. Marks, C. G Chidester // Journal of Organic Chemistry.- 1980. № 24. P. 4860-4863.
47. Koysal, Y. Two TV-substituted 3,5-diphenyl-2-pyrazoline-l-thiocarboxamides / Y. Koysal, S.Isik , G. Sahin E. Palaska //Acta Crystallographica Section C. 2003. -№ 9. - P. o542-o544.
48. Kurzer, F. The Chemistry of Carbohydrazide and Thiocarbohydrazide / F. Kurzer, M. Wilkinson // Chemical Reviews. 1696. - P. 111-149.
49. Lagunin, A. PASS: prediction of activity spectra for biologically active substances / A. Lagunin, A. Stepanchikova, D. Filimonov, V. Poroikov // Bioinformatics.- 2000. № 8. - P. 747-748.
50. Lambert, J. B. Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy An Introduction tu Principles, Applications and Experimental Methods / J. B. Lambert, E. P. Mazzola. -Pearson Prentica Hall, 2003. P. 75.
51. Lown, J. W. Acetylenic esters. II. Further addition reactions with sulfur- and nitrogen-containing compounds / J. W. Lown, J. C. N. Ma // Canadian Journal of Chemistry. 1967. - P. 953-967.
52. Märkl, G. Synthese von a,ß-Acetylencarbonsäuren durch innermolekulare Wit-tig-Reaction / G. Märkl // Chemische Berichte. 1961. - H. 11. - S. 3005-3010.
53. Martin, G. J. I5N-NMR Spectroscopy / G. J. Martin, M. L. Martin, J.-P. -Gouesnard; Berlin; Heidelberg; N.Y. : Springer-Verlag, 1981. -P. 3.
54. Misra, P. K. Heterocyclic Fungicides and Insecticides / P. K. Misra, S. C. Misra, R. M. Mohapatra, A. S. Mittra // Journal of Indian Chemical Society. 1979. № 4. - P. 404-407.
55. Nagase, H. Studies on Fungicides. XXII. Reaction of Dimethyl Acetylenedi-carboxylate with Dithiocarbamates, Thiocarbamates, Thiosemicarbazides and Thio-semicarbazones / H. Nagase // Chemical Pharmaceutical Bulletin. 1973. - № 2. - P. 279-286.
56. Nakamura, H. Structure of coformycin, an unusual nucleoside of microbial origin / H. Nakamura, G. Koyama, Y. Iitaka et al. // Journal of American Chemical Society. 1974. - P. 4327-4328.
57. Nasr, M. N. Ä. Novel 3, 3a, 4, 5, 6, 7-Hexahydroindazole and Ärylthiazolyl-pyrazoline derivatives as Antiinflammatory Agents / M. N. A. Nasr, S. A. Said // Archiv der Pharmazie. 2003. - № 12. - P. 551-556.
58. Neidlein, R. Synthesen von Seibenerringsystemen aus substituierten Isothiocy-anaten und Hydrazinen / R. Neidlein, W.-D. Ober // Monatshefte für Chemie. 1976. -H. 5. — S. 1251-1258.
59. Ohno, M. Synthesis of coformycin / M. Ohno, N. Yagisawa, S. Shibahara, S. Kondo, K. Maeda, H. Umezawa // Journal of American Chemical Society. 1974. - P. 4326.
60. Pandey, V. K. Synthesis and biological activity of some new benzophenothiaz-ines / V. K. Pandey, H. S. Negi, M. N. Joshi, S. K. Bajpai // Indian Journal of Chemistry (section B). 2003. - № 1. - P. 206-210.
61. Pandey, V. K. Synthesis of thiadiazolo-s-triazines for their antiviral activity based on QSAR studies / V. K. Pandey, Z. Tusi, M. Tandon, M. N. Joshi, S. K. Bajpai // Indian Journal of Chemistry (section B). 2003. - № 10. - P. 2583-2588.
62. Pandey, V. K. Thiadiazolyl quinazolones as potential antiviral and antihypertensive agents / V. K. Pandey, S. Tusi, Z. Tusi, R. Raghubir, M. Dixit, M. N. Joshi, S. K. Bajpai // Indian Journal of Chemistry (section B). 2004. - № 1. - P. 180-183.
63. Peet, N. P. Monocyclic and condensed Triazepines and Tetrazepines / N. P. Peet // Chemistry of Heterocyclic Compounds. Vol. 43. Wiley, 1984. - P. 719-842.
64. Purcell, W. P. Strategy of Drug Desine. A guide to biological activity / W. P. Purcell, G. E. Bass, I. M. Clayton. N.Y. : Wiley - Intevscience, 1973.-194 p.
65. Rajendran, G. Structual Assignment of Monothiocarbonohydrazones by 'H NMR Spectroscopy / G. Rajendran, S. R. Jain // Organic Magnetic Resonance. -1984. — № l.-P. 6-10.
66. Reayi, A. Inhibitors of Adenosine Deaminase: Continued Studies of Structure-Activity Relationships in Analogues of Coformycin / A. Reayi, R. S. Hosmane // Nucleoside Nucleotids and Nucleinic Acids. 2004. - № 1-2. - P. 263-271.
67. Reid, J. R. Improved Syntheses of 5-Substituted-4-amino-3-mercapto-(4//)-1,2,4-triazoles / J. R. Reid, N. Heindel // Journal of Heterocyclic Chemistry. 1976. -P. 925-926.
68. Rezessay, B. Synthesis and structure elucidation of new thiazolotriazepines // B. Rezessay, Z. Zubovics, J. Kovacs, G. Toth // Tetrahedron. 1999. - P. 5909-5922.
69. Russo F. Synthesis of thiadiazolopyrimidines / F. Russo, A. Santagati, M. San-tagati // Journal of Heterocyclic Chemistry. 1985. - P. 297-299.
70. Seebacher, W. Synthesis of new triazepinethiones / W. Seebacher, G Michl, R. Weis // Tetrahedron Letters. 2002. - № 42. - P. 7481-7483.
71. Van Truong, T.V. Chirospecific synthesis of the tetrahydroimidazodiazepinol aglycon of pentostatin and its analogues / T. V. Van Truong, H. Rapoport // Journal of Organic Chemistry. 1993. - P. 6090-6096.