Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:Синтез и биологические свойства 8-замещенных 1-н-бутил-3-метилксантинов

На правах рукописи

005009826

Шарафутдинов Руслан Маратович

СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 8-ЗАМЕЩЕННЫХ 1-н-БУТИЛ-З-МЕТИЛКСАНТИНОВ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

1 С 023

Самара —2012

005009826

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Научный руководитель:

доктор фармацевтических наук,

профессор Халиуллин Феркат Адельзянович

Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук,

профессор Авдеева Елена Владимировна

доктор химических наук,

профессор Пурыгин Петр Петрович

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пятигорская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Защита состоится “___”__________2012 г. в___часов на заседании диссер-

тационного совета Д 208.085.06 при ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации по адресу: 443079, г. Самара, пр. К. Маркса, 165 Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО СамГМУ Минздравсоцразвития России (г. Самара, ул. Арцыбушевская, 171).

Автореферат разослан «_____»____________2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандитат фармацевтических наук, доцент

И.К. Петрухина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В современном мире большое внимание уделяется поиску новых высокоэффективных и безопасных лекарственных средств. Одним из направлений поиска является синтез биологически активных соединений гетероциклической структуры. (Negwer М., 2007).

Среди гетероциклических лекарственных препаратов в медицине широко применяются производные ксантина, обладающие разнообразными видами биологической активности. Наиболее известны природные метилксантины (кофеин, теофиллин, теобромин), а также их синтетические аналоги: пентоксифил-лин, обладающий антиагрегационными свойствами; эуфиллин, применяемый, главным образом, при бронхиальной астме; ксантинола никотинат - улучшает мозговое кровообращение, расширяет периферические сосуды (Машковский М.Д., 2010).

На кафедре фармацевтической химии Башкирского государственного медицинского университета синтезирован оригинальный ряд производных ксантина, содержащих четырехчленный тиетановый цикл - 8-замещенные 1 -алкил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантины, которые проявляют высокую антиагрегаци-онную и гепатотропную активность (Халиуллин Ф.А., 1998). Начато систематическое исследование по синтезу и изучению новых соединений (Филипенко Ю.В., 2006 и др.). Остаются неизученными 8-аминозамещенные 1-н-бутил-З-метилксантины, содержащие тиетановый цикл. До настоящего времени не разработаны способы синтеза тиетансодержащих 8-гидразинозамещенных 1-я-бутил-3-метилксантинов и их илиденпроизводных. Таким образом, исследования химических свойств и поиск новых биологически активных соединений в ряду 8-замещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью нашей работы является: разработка методов синтеза и поиск новых биологически активных соединений в ряду 8-амино(гидразино)замещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование реакций 8-бром-] -я-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)-, -7-(1-оксотиетанил-3)- и -7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с циклическими и ациклическими аминами различного строения. Разработка методов синтеза новых рядов 8-аминозамещенных 1 -н-бутил-3-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл.

2. Исследование реакций 8-замещенных 1-н-бутил-, 1-н-пропил- и 1 -н-пентил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с этилатом натрия. Разработка метода синтеза 8-замещенных 1-н-бутил-, 1-н-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов.

3. Исследование реакций 8-бром-1-н-бутил-З-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл с различной степенью окисления атома серы, с гидразин-гидратом. Разработка методов синтеза тиетансодержащих 8-гидразино-1-н-бутил-З-метилксантинов и их илиденпроизводных.

4. Изучение физико-химических свойств, установление структуры и спектральных характеристик новых рядов 8-амино(гидразино)замещенных 1-алкил-3-метилксантинов.

5. Анализ результатов биологических испытаний и выявление некоторых закономерностей зависимости «структура - активность» в ряду 8-амино(гидразино)замещенных 1 -алкил-3-метилксантинов.

Научная новизна. Впервые исследованы реакции 8-бром-1-н-бутил-З-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый цикл с различной степенью окисления атома серы, с циклическими и ациклическими аминами различного строения. Установлено, что происходит замещение атома брома на остаток амина. Показана устойчивость тиетанового, тиетаноксидного и тиетанди-оксидного цикла к действию аминов.

Изучено взаимодействие 8-замещенных 1-н-бутил-, 1-н-пропил- и 1-н-пентил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с этилатом натрия. Установлено, что происходит элиминирование тиетандиоксидного цикла с образованием 8-замещенных 1-н-бутил-, 1-н-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов и 1,1-диоксо-З-этокситиетана.

Впервые исследованы реакции 8-бром-1-н-бутил-3-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый цикл с различной степенью окисления атома серы, с гидразингидратом. Установлено замещение атома брома на остаток гидразина. Разработаны способы синтеза илиденпроизводных на основе реакций тиетансодержащих 1-н-бутил-8-гидразино-3-метилксантинов с ароматическими альдегидами.

Практическая значимость. Разработаны методы синтеза нового ряда 8-замещенных 1 -н-бутил-3-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл, а также 8-замещенных 1-н-бутил-, 1-н-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов с незамещенным N-7 ато-

мом. Среди синтезированных 8-замещенных 1 -алкил-3-метилксантинов выявлены соединения с антидепрессивной, антиагрегационной, дезагрегационной и противомикробной активностью.

На наличие антидепрессивной активности исследовано 21 соединение, на наличие противомикробной активности - 15, у 2 соединений изучено влияние на систему гемостаза. Обнаружены вещества, обладающие высокой антидепрессивной активностью — 1-н-бутил-3-метил-8-пиперидино-7-(тиетанил-3)ксантин и З-метил-8-морфолино-1 -и-пропил-7-( 1,1-диоксотиетанил-

3)ксантин, а также высокой антиагрегационной и дезагрегационной активностью — гидрохлорид 1 -«-бутил-3-метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)ксантина, которые рекомендованы к углубленным фармакологическим исследованиям.

Разработанные методы синтеза и результаты исследования биологической активности 8-замещенных 1-«-бутил-3-метилксантинов могут использоваться для дальнейшего направленного синтеза биологически активных соединений. Разработан лабораторный регламент на производство 8-бром-3-метил-7-(тиетанил-З)ксантина.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные методы синтеза 8-аминозамещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл.

2. Разработанный метод синтеза 8-замещенных 1 -н-бутил-, 1 -н-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов с незамещенной 7-КН группой.

3. Разработанные методы синтеза 8-гидразино- и 8-илиденгидразино-

замещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов, содержащих тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл. .

4. Структуры синтезированных соединений, установленные на основе спектральных исследований.

5. Результаты анализа биологической активности синтезированных соединений и установленные закономерности зависимости «структура - активность» в ряду 8-амино(гидразино)замещенных 1 -алкил-3-метилксантинов.

Внедрение в практику. Препаративные способы синтеза и результаты исследования биологической активности 8-замещенных 1 -//-бутил-3-метилксантинов используются при проведении научных исследований на кафедрах фармакологии; биологической химии; фармацевтической химии; микробиологии Башкирского государственного медицинского университета.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены на VI Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов, 2007), на VIII Всероссийской конференции с международным участием «Химия и медицина» (Уфа, 2010), на Республиканской конференции молодых ученых Республики Башкортостан с международным участием «Медицинская наука -2010» (Уфа, 2010), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые материалы, химические технологии и реагенты для промышленности, медицины и сельского хозяйства на основе нефтехимического и возобновляемого сырья» (Уфа, 2011), на ежегодной конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2011), на Научнопрактической конференции «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (Новый Свет, Крым, Украина, 2011), на Всероссийской научно-практической конференции «Современная фармацевтическая наука и практика: традиции, инновации, приоритеты» (Самара, 2011).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 19 научных работах, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Связь задач исследования с планами научной работы. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских работ ГБОУ ВПО БГМУ Минздравсоцразвития России по проблеме “Изыскание и изучение новых лекарственных средств” (№ государственной регистрации 01200707996).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 стр., состоит из введения, обзора литературы, 3 глав экспериментальных исследований, выводов, списка литературы и приложения. Содержит 25 таблиц, 16 рисунков. Список литературы включает 157 источников.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отмечены новизна и практическая значимость полученных результатов, а также изложены положения, выносимые на защиту.

В главе 1 систематизированы литературные данные по методам синтеза производных ксантина, основанным на реакциях М-замещения и введении заместителей в положение 8, а также их биологической активности.

В главе 2 обсуждаются результаты собственных исследований по синтезу новых 8-замещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов.

В главе 3 приводится анализ результатов биологических испытаний синтезированных соединений.

Глава 4 содержит методы исследования и методики синтеза 8-замещенных ] -н-бутил-3-метилксантинов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Синтез 8-замещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов

8-Замещенные тиетанилксантины проявляют иммунотропную, бронхоли-тическую, гепатотропную, гемореологическую и другие виды активности. Однако, тиетансодержащие 1-алкилксантины остаются недостаточно изученными. Поэтому синтез 8-замещенных 1-я-бутил-З-метилксантинов, содержащих тие-тановый цикл с различной степенью окисления атома серы, представляет большой интерес с точки зрения поиска биологически активных веществ.

1.1. Синтез исходных соединений В качестве исходных соединений использованы 3-метилксантин и эпи-хлоргидрин, выпускаемые промышленностью, а также 8-бром-З-метилксантин (1), эпитиохлоргидрин (2), 8-бром-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантин (3) и 8-бром-1-н-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантин (4), синтезированные по известным методикам с константами, соответствующими литературным данным.

1.2. Синтез 8-аминозамещенных 1-н-бутт-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантинов Реакции 8-бром- 1-«-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантина (4) с пиперидином, морфолином, пиперазином, моноэтаноламином и бензиламином проходят при кипячении в этаноле в течение 5 часов; с трисамином - в диметилфор-мамиде в течение 1 часа. 8-Аминозамещенные 1-н-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантины (5,6, 8, 10-12) образуются с выходом 65-96% (схема 1).

При взаимодействии ксантина (4) с 3-кратным мольным избытком пиперазина гексагидрата образуются 2 продукта: 1,4-ди[1-н-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантинил-8]пиперазин (7) с выходом 3% и 1-н-бутил-3-метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)ксантин (8) с выходом 65% (схема 1).

Соединение 8 при взаимодействии с 5% этанольным раствором хлористого водорода в диоксане образует водорастворимый 1-н-бутил-3-метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)ксантина гидрохлорид (9) с выходом 68% (схема 1).

О

Н9С4-Ы^п---М-

ХГХ

н9с4-ы

СГ 'И' 'И' 'К^'и7

сн3

5, 6,10-12

X. Г Ч _Х

Н9с4-Ы ----------N N----(| К~С4Н9

О N N Вг /—у

СН3 НИ Ш

о

Н9С4-КАу-к-" О N Ыч/ N

сн3 ^7®

НС1

о

Р19С4—N ^-14-

<лЛЯ

сн3

9

N ЫН

Ш/Я//=>Г} (5),N^0 (6),ШСН2СН2ОН(Ю), КНСН2С6Н5 (11), >{НС(СН2ОН)з (12).

НС1

Спектры ЯМР 'Н 8-аминозамещенных ксантинов 5, 6, 8, 10-12 содержат характерные сигналы протонов тиетанового цикла в виде двух “ложных” триплетов в интервалах 3,2-3,7 и 3,8-4,4 м.д., соответствующих двум Б(СН)2 группам, и мультиплета 7-СН группы в интервале 5,4-6,0 м.д.. Спектры содержат также синглет 3-СНз группы и сигналы 1 -н-бутильного заместителя. Нуклеофильное замещение подтверждается наличием в спектрах сигналов соответствующих аминов. Например, в спектре 8-пиперидиноксантина 5 наблюдаются сигналы протонов К(СН2)г группы при 3,09-3,16 м.д. и (СН2)3 группы при 1,601,82 м.д., перекрывающиеся с сигналами метиленовых протонов 1 -н-бутильного заместителя. Строение соединений 5-12 подтверждено также ИК-спектрами. -Синтезирован также рекомендованный к углубленным фармакологическим испытаниям 3-метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)-1-этилксантина гидро-

хлорид (13) по известной методике, строение которого подтверждено ЯМР !Н спектром основания и ИК-спектром соли.

о

н5с2-

о

N

N11

■ НС1

СН3

13

1.3. Синтез 8-амтозамещенных 1-н-бутил-З-метил-

7- (1-оксотиетанил-3)ксантинов

Окисление атома серы тиетанового цикла соединения 4 до 1У-валентного состояния происходит под действием 2-кратного мольного избытка перекиси водорода в ледяной уксусной кислоте при комнатной температуре в течение 1,5 часов. 8-Бром-1-н-бутил-3-метил-7-(1-оксотиетанил-3)ксантин (14) образуется с выходом 83% (схема 2).

Схема 2

О

О

2-кратный Н9С4-избыток Н202

О N гч иг СН3

8=0

сн3

4

14

СН3

15-20

К11/11//=>Г) (15), N^0 (16), ЫНСН2СН2ОН (17), >ШСН2С6Н5 (18), N1+0 (19), КНС(СН2ОН)3 (20).

Присутствие в ИК-спектре соединения 14 интенсивной полосы поглощения валентных колебаний 8=0 связи при 1067 см'1 свидетельствует об окислении тиетанового цикла до тиетаноксидного.

В спектре ЯМР *Н сульфоксида 14, кроме сигналов заместителей в положениях 1 и 3, наблюдаются характерные для тиетаноксидного цикла мульти-плеты при 3,38-3,49 и 4,26-4,37 м.д., соответствующие двум 8(СН)2 группам, и мультиплет 7-СН группы при 6,41-6,55 м.д.

Реакции ксантина (14) с аминами проводили в этаноле при кипячении в течение 5 часов или в диметилформамиде при кипячении в течение 1 часа. 8-Аминозамещенные 1-н-бутил-3-метил-7-(1 -оксотиетанил-3)ксантины (15-20) образуются с выходом 44-86% (схема 2).

Спектры ЯМР ‘Н 8-аминозамещенных 1-н-бутил-3-метил-7-(1-оксо-тиетанил-3)ксантинов (15-20) содержат характерный набор сигналов 1-н-бутильного заместителя, 3-СН3 группы, тиетаноксидного цикла и остатков соответствующих аминов. Например, наличие в структуре соединения 20 остатка трисамина подтверждается синглетом С(СН2)3 протонов интенсивностью 6Н, при 2,95 м.д. Спектры соединений 15-20 подтверждены также ИК-спектрами.

1.4. Синтез 8-аминозамещенных 1 -н-бутш-3-метил-

7-(1,1 -диоксотиетанил-3)ксантинов и их аналогов

При окислении соединения 4 под действием 10-кратного мольного избытка перекиси водорода при кипячении в ледяной уксусной кислоте в течение

0,5 часа образуется 8-бром-1-н-бутил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантин (21) с выходом 40% (схема 3).

В ИК-спектре сульфона 21 наличие полос поглощения симметричных и асимметричных валентных колебаний связей 802 группы при 1129 и 1320 см'1 подтверждает окисление тиетанового цикла до тиетандиоксидного.

В спектре ЯМР *Н 8-бромзамещенного сульфона 21, кроме сигналов заместителей в положениях 1 и 3, наблюдаются характерные для тиетандиоксид-ного цикла мультиплеты при 4,59-4,70 и 5,15-5,27 м.д., соответствующие двум 8(СН)2 группам, и мультиплет 7-СН группы при 5,53-5,65 м.д.

Удалось провести реакции сульфона 21 с циклическими аминами (пиперидином, морфолином) при кипячении в этаноле в течение 5 часов, с трисами-ном - при кипячении в диметилформамиде в течение 1 часа. 8-Амино-замещенные 1-н-бутил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантины (22-24) образуются с выходом 33-90% (схема 3).

о

О

Н9С

сн3 " 21

4

О

н9с4-

О їм іч ««.к. СН3 22-24

ЫЯ'Я" = >Г) (22), N03 (23), ЫНС(С.Н2ОН)3 (24).

Спектры ЯМР 'Н 8-аминозамещенных 1 -н-бутил-3-метил-7-( 1,1 -диоксо-тиетанил-3)ксантинов 22-24 содержат характерные сигналы протонов 1 -н-бутильного заместителя, 3-СН3 группы, тиетандиоксидного цикла и остатков соответствующих аминов. Так, в спектре 8-морфолинозамещенного ксантина 23 наблюдаются сигналы К(СН2)2 и 0(СН2)2 протонов в виде мультиплетов интенсивностью по 4Н в интервалах 3,15-3,24 и 3,83-3,91 м.д. соответственно. Строение соединений 22-24 подтверждено также ИК-спектрами.

С целью поиска биологически активных веществ и изучения взаимосвязи «структура — активность» в ряду производных 1-алкилксантинов нами также синтезированы 8-аминозамещенные 1-//-пропил- и 1-н-пентил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантины.

8-Аминозамещенные 3-метил-1 -н-пропил-7-(1,1 -диоксотиетанил-3)-

ксантины (27-29, схема 4) получены через 8-бром-3-метил-1-н-пропил-7-(тиетанил-3)- (25) и -7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантины (26) по известным методикам с константами, соответствующими литературным данным.

Для синтеза 8-аминозамещенных 3-метил-1-н-пентил-7-(1,1-диоксо-тиетанил-3)ксантинов нами изучено алкилирование исходного 8-бром-З-метил-

7-(тиетанил-3)ксантина (3) бромистым пентилом. Установлено, что взаимодействие соединения (3) с бромистым пентилом происходит в диметилформамиде в присутствии гидроксида калия в течение 4 часов. 8-Бром-3-метил-1 -//-пентил-

7-(тиетанил-3)ксантин (30, схема 4) образуется с выходом 77%.

Сигналы углеродов 1-н-пентильного заместителя в спектре ЯМР 13С соединения 30 находятся при 13,98; 22,41; 27,63; 29,07 и 42,08 м.д., сигналы углеродов симметричного тиетанового цикла - при 34,88 ^(СЬУг) и 53,01 (7-СН) м.д. Наблюдаются также сигналы углеродов ксантина и 3-СН3 группы. Строение соединения 30 подтверждено также ИК и ЯМР 'Н спектрами.

Промежуточный ксантин (30) окислен до 8-бром-3-метил-1-н-пентил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантина(31, схема 4) с выходом 50%.

Реакции ксантина 31 с аминами проводили в этаноле при кипячении в течение 5 часов или в диметилформамиде при кипячении в течение 1 часа. 8-Аминозамещенные 3-метил-1 -н-пентил-7-( 1,1 -диоксотиетанил-3)ксантины (3234) образуются с выходом 32-85% (схема 4).

Схема 4

26,31 27-29,32-34

Ы = С3Н7-н (25-29), С5Н, ,-и (30-34);

ЫИ/я" = N0 (27, 32), N0) (28, 33), ЫНС(СН2ОН)3 (29, 34).

В ИК-спектрах соединений 31-34 наличие полос валентных колебаний Б02 группы в интервалах 1133-1151 и 1313-1321 см'1 свидетельствует о наличии тиетандиоксидного цикла.

Спектры ЯМР 1Н 8-замещенных пентилксантинов (31-34) содержат сигналы 1-н-пентильного заместителя, 3-СНз группы, тиетандиоксидного цикла и сигналы остатков соответствующих аминов (соединения 32-34). Например, наличие в структуре соединения 34 остатка трисамина подтверждается синглетом С(СН2)3 протонов интенсивностью 6Н при 2,95 м.д.

].5. Синтез 8-замещенных 7-МН-1 -н-бутш-З-меттксантинов и их аналогов Реакции 8-бром- и 8-аминозамещенных 1 -//-бутил-3-метил-7-(1,1 -диоксо-тиетанил-3)ксантинов 21-24 сэтилатом натрия проводятся при нагревании в абсолютном этаноле в течение 0,5 часа. 8-Бром- и 8-аминозамещенные 1-н-бутил-3-метилксантины (35-38) образуются с выходом 74-98% (схема 5).

Установлено, что реакции диоксотиетанилксантинов 26-29, 31-34 с этила-том натрия протекают в аналогичных условиях и приводят к образованию 8-замещенных 1-//-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов (39-46) с выходом 5686% (схема 5). Константы и спектральные характеристики 8-бром-3-метил-1-н-пропилксантина 39 соответствуют литературным данным.

В результате элиминирования тиетандиоксидного цикла наряду с 8-замещенными ксантинами образуется 1,1-диоксо-3-этокситиетан (47, схема 5). Например, в реакции диоксотиетанилксантина 26 с этилатом натрия соединение 47 образуется с выходом 84%, его константы и спектральные характеристики соответствуют литературным данным.

Схема 5

О

О

СН3

21-24, 26-29,31-34

сн3

35-46

Л = С4Н9-н (21-24, 35-38), С3Н7-н (26-29, 39-42), С5Нп-н (31-34, 43-46); ^ = Вг (21, 26, 31, 35, 39, 43), N0) (22, 27, 32, 36, 40, 44),

N О (23, 28, 33, 37, 41, 45), МНС(СН2ОН)3 (24, 29, 34, 38, 42, 46).

Элиминирование тиетандиоксидного цикла подтверждается ЯМР 'Н-спектрами соединений 35-46, где отсутствуют сигналы протонов 7-СН и двух 8(СН)2 групп, наблюдаются сигналы протонов 1-алкильных заместителей, 3-СНз группы. В спектрах соединений 36-38,40-42, 44-46 наблюдаются характерные сигналы протонов остатков аминов. Так, в спектре соединения 38 синглет при 3,21 м.д. интенсивностью 6Н обусловлен С(СН2)з протонами остатка три-самина, наблюдается также синглет 7-К:Н группы при 11,45 м.д. интенсивностью 1Н. Строение соединений 35-46 подтверждено также ИК-спектрами.

В данном разделе показана возможность использования тиетанильной защиты Ы-7-атома ксантина с последующим элиминированием диоксотиетано-вого цикла, что позволяет синтезировать труднодоступные 8-замещенные 1-алкил-3-метилксантины, содержащие незамещенную ЫН группу в положении 7.

1.6. Синтез 8-гидразинозамещенных 1-н-бутал-З-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл, и их илиденпроизводных

Реакции 8-бром-1-н-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)-, -7-(1 -оксотиетанил-3)- и -7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с гидразингидратом проводят при кипячении в этаноле в течение 2-3 часов. 8-Гидразинозамещенные 1-н-бутил-З-метилксантины, содержащие тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл (48-50), образуются с выходом 81-94% (схема 6).

Замещение атома брома исходных соединений на остаток гидразина подтверждается наличием в ИК-спектрах 8-гидразиноксантинов 48-50 полос поглощения валентных колебаний Ы-Н связей в области 3100-3540 см’1. Строение соединений 48-50 подтверждено также УФ-спектрами.

Реакции 1-н-бутил-8-гидразино-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантина (48) с ароматическими альдегидами протекают при кипячении в этаноле. Взаимодействие соединения 48 с салициловым, 5-бромсалициловым альдегидами и ванилином происходит в течение 0,5 часа, с я-диметиламинобензальдегидом - в течение 1 часа. 8-Илиденгидразинозамещенные 1-«-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантины (51-54) образуются с выходом 66-80% (схема 6). ,

Взаимодействие 8-гидразино-7-(1-оксотиетанил-3)ксантина 49 с ароматическими альдегидами происходит в аналогичных условиях. 8-Илиден-гидразинозамещенные 1-м-бутил-3-метил-7-(1 -оксотиетанил-3)ксантины (55-58) образуются с выходом 55-94% (схема 6).

О О

СН3

51-62

п = 0 (4, 48, 51-54), 1 (14, 49, 55-58), 2 (21, 50, 59-62);

__СН

Аг = -£>(51, 55, 59), -0 (52, 56,60), (53,57, 61),

НО НО 3

-Q-OH (54,58,62).

ОСН3

8-Илиденгидразинозамещенные 1-н-бутил-3-метил-7-(1,1-диоксотиета-нил-3)ксантины (59-62, схема 6) образуются с выходом 52-90% при кипячении соединения 50 с ароматическими альдегидами в этаноле в присутствии каталитических количеств хлористоводородной кислоты в течение 0,5 часа.

Спектры ЯМР 'Н 8-арилметилиденгидразиноксантинов 51, 53, 55, 59 содержат сигналы протонов 1 -н-бутильного заместителя, синглет 3-СН3 группы, тиетанового (51-54), тиетаноксидного (55) или тиетандиоксидного (59) цикла, а также сигналы остатка соответствующего альдегида. Например, в спектре соединения 53 наблюдается синглет N(CH3)2 группы остатка п-диметиламино-бензальдегида при 2,95 м.д. интенсивностью 6Н и два дублета ароматических протонов с центрами при 6,72 и 7,47 м.д. (КССВ 8,5 Гц), синглеты при 7,99 и

11,14 м.д. принадлежат протонам N=CH и NH группы соответственно. Наличие только одного набора сигналов свидетельствует о присутствии только одного

изомера относительно С=Ы связи гидразонов. Строение соединений 51-62 подтверждено также ИК- и УФ-спектрами.

2. Анализ результатов биологических испытаний 8-замещенных

1 -н-бути л-3-метилксантинов

Для определения биологической активности 8-замещенные 1-н-бутил-З-метилксантины и их аналоги испытаны на антидепрессивную, противомикроб-ную активность, исследовано также их влияние на систему гемостаза на кафедрах фармакологии № 1, микробиологии и биохимии Башкирского государственного медицинского университета. Проведен прогноз биологической активности синтезированных соединений.

2.1. Анализ антидепрессивной активности

Антидепрессивную активность 8-аминозамещенных 1-н-бутил- (5, 6, 12,

15, 16, 20, 22-24, 36-38), 1-«-пропил- (27-29, 40-42) и 1-н-пентил-З-метил-ксантинов (32, 33, 45) в дозе 2 мг/кг определяли на половозрелых неинбредных мышах-самцах в тестах принудительного плавания и подвешивания за хвост. Препарат сравнения - флуоксетин (10 мг/кг).

В ряду тиетансодержащих 8-аминозамещенных 1-и-бутил-З-метил-ксантинов в тесте подвешивания за хвост наиболее активны соединения, содержащие неокисленный тиетановый цикл (5), в тесте принудительного плавания по длительности иммобилизации - соединения, содержащие тиетаноксид-ный цикл (15, 16), а по индексу депрессивности - соединения, содержащие тие-тандиоксидный цикл (22), а также неокисленный тиетановый цикл (5). Наибольшую антидепрессивную активность проявляет 1-к-бутил-3-метил-8-пиперидино-7-(тиетанил-3)ксантин 5, вызывающий уменьшение длительности иммобилизации в тесте подвешивания за хвост на 72% и индекса депрессивности на 32%. Препарат сравнения флуоксетин вызывает уменьшение длительности иммобилизации в тесте принудительного плавания на 53% и индекса депрессивности на 50%.

Антидепрессивную активность проявляют также 1-н-пропильные аналоги (27, 28). Наиболее активен 3-метил-8-морфолино-1-н-пропил-7-(1,1-диоксо-тиетанил-3)ксантин 28, вызывающий уменьшение длительности иммобилизации в тесте подвешивания за хвост на 65% и индекса депрессивности на 35%.

В ряду 7-незамещенных ксантинов появляется депрессогенный эффект, как в тесте подвешивания за хвост (37), так и в тесте принудительного плавания

(40, 45). Среди них есть и антидепрессивные соединения (38, 45) в тесте подвешивания за хвост. Необходимо отметить разнонаправленное влияние соединения 45 в разных тестах.

2.2. Анализ влияния на систему гемостаза Изучено влияние водорастворимых гидрохлоридов 8-пиперазино-замещенных 1 -«-бутил- и 1-этил-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантинов (9, 13) на систему гемостаза.

Антиагрегационную и дезагрегационную активность соединений 9, 13 определяли по методу Вот на агрегометре Thromlite - 1006А с использованием донорской крови человека. Метод основан на регистрации изменения оптической плотности богатой тромбоцитами плазмы до и после введения индуктора агрегации тромбоцитов (АДФ - 20 мкг/мл, коллаген - 5 мг/мл). Препарат сравнения - пентоксифиллин.

Таблица 1

Влияние соединений 9,13 и пентоксифнллина на АДФ-индуцированную агрегацию тромбоцитов

Соединение Концентрация, ммоль/л Подавление агрегации тромбоцитов, % к контролю Количество распавшихся тромбоцитарных аг-регантов, % к контролю

9 2 100,0±0,0*'** 25,7±2,7*'**

13 2 100,0±0,0*** 100,0±0,0*'**

1 100,0±0,0*** 52,9±3,2*’**

0,5 50,2±2,1*-** 37,4±2,1*’**

0,25 24,3±1,8*'** 0,0

пентоксифиллин 2 51,9±1,3* 12,5±2,5*

1 13,9±2,6* 0,0

0,5 0,0 0,0

0,25 0,0 0,0

Примечание: * - р<0,05,

** - отличие от препарата сравнения достоверно (р<0,05).

При использовании в качестве индуктора АДФ (табл. 1) соединение 9 в концентрации 2 ммоль/л превосходит пентоксифиллин по антиагрегационной и

дезагрегационной активности в 2 раза, а соединение 13 - в 2 и 8 раз соответственно. В концентрации 1 ммоль/л соединение 13 превосходит пентоксифиллин по антиагрегационной активности в 7 раз и проявляет 52,9% дезагрегационной активности, тогда как пентоксифиллин в данной концентрации дезагрегационной активности не проявляет. Кроме того, соединение 13 в отличие от пенток-сифиллина активно и в концентрациях 0,5 и 0,25 ммоль/л.

При использовании в качестве индуктора коллагена соединение 9 в концентрации 2 ммоль/л проявляет 100% антиагрегационной и 28,4% дезагрегационной активности, а соединение 13 проявляет только 100% антиагрегационную активность. В данной концентрации пентоксифиллин не проявляет антиагрегационной и дезагрегационной активности.

Антикоагуляционную активность соединений 9, 13 в концентрации 1 мг/мл определяли на турбометрическом гемокоагулометре Solar CGL 2110 с использованием донорской крови человека. Препарат сравнения - гепарин (1 мг/мл). Соединение 13 увеличивает активированное частичное тромбопласти-новое время на 23,3%, тогда как гепарин на 54,7%.

2.3. Анализ противомикробной активности Противомикробную активность 8-гидразино- (48-50) и 8-илиденгидрази-нозамещенных (51-62) 1-/<-бутил-3-мети л ксантинов определяли методом серийных разведений.

Из 15 исследованных соединений наибольшей противомикробной активностью обладают 1-н-бутил-8-гидразино-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантин (48) и 1-н-бутил-8-(2-гидроксифенил)метилиденгидразино-3-метил-7-(тиетанил-3)-ксантин (51) в минимально подавляющей концентрации 6,25 мг/мл в отношении Bacillus spp. и 12,5 мг/мл в отношении E. coli и Enterobacter spp.. 1-н-Бутил-

8-гидразино-3-метил-7-(1-оксотиетанил-3)ксантин (49), 1 -н-бутил-8-(4-гидрок-си-3-метоксифенил)метилиденгидразино-3-метил-7-(тиетанил-3)ксантин (54) и 1-н-бутил-8-(4-гидрокси-3-метоксифенил)метилиденгидразино-3-метил-7-(1-ок-сотиетанил-3)ксантин (58) обладают противомикробным действием на некоторые виды микроорганизмов в концентрации 100 мг/мл. Остальные исследуемые

8-гидразино-1-«-бутил-3-метилксантины, содержащие тиетановый цикл, и их илиденпроизводные не проявляют противомикробную активность.

2.4. Прогноз биологической активности 8-замегценных 1-н-бутил-З-метилксантинов

Прогноз биологической активности синтезированных соединений проводили по структурной формуле в интернет-версии компьютерной системы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances).

В результате проведенного прогноза установлено, что синтезированные

8-амино(гидразино)замещенные 1 -н-бутил-3-метилксантины, содержащие тие-тановый цикл с различной степенью окисления атома серы, с большой вероятностью (Ра>0,7) могут проявлять иммуномодулирующую активность и являться модуляторами цитокинов. Для них прогнозируются также сосудорасширяющая, аналептическая, антиоксидантная, ноотропная и другие виды активности.

Для 7-незамещенных 1-алкил-З-метилксантинов увеличивается количество предсказываемых видов биологической активности. С вероятностью Ра>0,7 они могут проявлять сосудорасширяющее, аналептическое, седативное, ноо-тропное действие, а также являться ингибиторами фосфодиэстеразы цАМФ, агонистами допаминовых рецепторов и модуляторами цитокинов.

ВЫВОДЫ

1. Исследованы реакции 8-бром-1-н-бутил-3-метил-7-(тиетанил-3)-, -7-(1-оксотиетанил-3)- и -7-( 1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с циклическими и ациклическими аминами различного строения. Установлено, что происходит замещение атома брома на остаток амина и сохранение тиетанового цикла. Разработаны методы синтеза новых рядов 8-аминозамещенных 1-н-бутил-З-метилксантинов, содержащих в положении 7 тиетановый, тиетаноксидный и тиетандиоксидный цикл.

2. Исследованы реакции 8-замещенных l-н-бутил-, 1 -«-пропил- и 1-«-пентил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов с этилатом натрия. Установлено элиминирование тиетандиоксидного цикла с образованием 1,1-диоксо-3-этокситиетана. Разработаны методы синтеза 8-замещенных 1-«-бутил-, ]-н-пропил- и 1-н-пентил-З-метилксантинов.

3. Исследованы реакции 8-бром-1-н-бутил-3-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл с различной степенью окисления атома серы, с гидразин-гидратом. Установлено, что происходит замещение атома брома на остаток гидразина и сохранение тиетанового цикла. Разработаны методы синтеза тие-

тансодержащих 1-//-бутил-8-гидразино-3-метилксантинов и их илиденпроиз-водных.

4. Среди синтезированных соединений выявлены вещества, обладающие антидепрессивной, антиагрегационной, дезагрегационной и противомикробной активностью. Установлены некоторые закономерности зависимости «структура - активность» в ряду 8-амино(гидразино)замещенных 1-алкил-З-метилксантинов.

5. 1-н-Бутил-3-метил-8-пиперидино-7-(тиетанил-3)ксантин и З-метил-8-морфолино-1-н-пропил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантин как вещества, проявляющие высокую антидепрессивную активность, а также гидрохлорид 1 -н-бутил-3-метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)ксантина - как вещество с высокой антиагрегационной и дезагрегационной активностью рекомендованы к углубленным фармакологическим исследованиям.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

L. Шабалина Ю.В. Синтез 8-аминозамещенных 1-алкил-3-метил-7-(тиетанил-З)ксантинов / Ю.В. Шабалина, Ф.А. Халиуллин, P.M. Шарафутдинов // Башкирский химический журнал. - 2009. - Т. 16 - № 4. - С. 131-133.

2. Халиуллин Ф.А. Тиетанильная защита в синтезе 1-алкил-8-бром-3-метил-3,7-дигидро-1#-пурин-2,6-дионов / Ф.А. Халиуллин, Ю.В. Шабалина, P.M. Шарафутдинов // Журнал органической химии. - 2010. - Т. 46 - № 5.. с. 698-701.

3. Шарафутдинов P.M. Синтез 8-гидразинозамещенных 1-н-бутил-3-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина, Ф.А. Халиуллин // Башкирский химический журнал. - 2011. - Т. 18-№ 1.-С. 131-132.

4. 3-Метил-8-пиперазино-7-(тиетанил-3)-1 -этилксантина гидрохлорид, проявляющий антиагрегационную и дезагрегационную активность: патент РФ № 2404181 от 20.11.2010 / Халиуллин Ф.А., Шабалина Ю.В., Тимирханова Г.А. [и др.]. - Бюл. № 32.

5. Шарафутдинов P.M. Исследование реакции алкйлирования 8-бром-З-метил-7-(тиетанил-3)ксантина бромистым пропилом / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина // Вопросы теоретической и практической медицины: материалы 72-й итоговой Республиканской науч. конф. студентов и молодых ученых. -Уфа, 2007.-С. 312-313.

6. Филипенко Ю.В. Синтез 1-пропилзамещенных 3-метилксантинов / Ю.В. Филипенко, Ф.А. Халиуллин, P.M. Шарафутдинов // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: межвуз. сб. науч. трудов VI Всерос. конф. молодых ученых с международ. участием. - Саратов, 2007. - С. 149-151.

7. Шарафутдинов P.M. Синтез 8-аминозамещенных 1-бутил-3-метил-7-(тиетанил-З)ксантинов / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина, Ф.А. Халиуллин // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. трудов. - Пятигорск, 2010. - Вып. 65. - С. 422-423.

8. Шарафутдинов P.M. Синтез 8-замещенных 1-бутил-З-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина // Вопросы теоретической и практической медицины: материалы 75-й итоговой Юбилейной Республиканской науч. конф. студентов и молодых ученых. - Уфа, 2010. -Т.2.-С. 212-213.

9. Шабалина Ю.В. Тиетанильная защита в синтезе 7-незамещенных 1-алкил-8-бром-З-метилксантинов / Ю.В. Шабалина, Ф.А. Халиуллин, P.M. Шарафутдинов // Химия и медицина: тез. докл. VIII Всерос. конф. с междунар. участием. - Уфа, 2010. - С. 345.

10. Шарафутдинов P.M. Поиск биологически активных соединений в ряду тиетансодержащих аналогов пуриновых алкалоидов / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина // Медицинская наука - 2010: материалы Республиканской конф. молодых ученых РБ с междунар. участием, посвящ. Году Республики, Дню Медицинского работника. - Уфа, 2010. - С. 272-273.

П. Шабалина Ю.В. Синтез биологически активных 8-аминозамещенных 1-алкил-З-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл / Ю.В. Шабалина, P.M. Шарафутдинов, И.Л. Никитина, Ф.А. Халиуллин // Новые материалы, химические технологии и реагенты для промышленности, медицины и сельского хозяйства на основе нефтехимического и возобновляемого сырья: материалы Всерос. науч.-практич. конф. с международ. участием. - Уфа, 2011. - С. 344-347.

12. Халиуллин Ф.А. Тиетанильная защита в синтезе 7-незамещенных 1-алкилксантинов / Ф.А. Халиуллин, Ю.В. Шабалина, P.M. Шарафутдинов // Новые направления в химии гетероциклических соединений: материалы Второй Международ. науч. конф. - Ставрополь, 2011. - С. 251.

13. Шабалина Ю.В. Синтезы и реакции тиетанилксантинов / Ю.В. Шабалина, P.M. Шарафутдинов, P.A. Губаева [и др.] // Материалы XIV Молодежной конференции по органической химии. - Екатеринбург, 2011. - С. 518-521.

14. Шабалина Ю.В. Синтез и свойства 8-замещенных 1 -алкил-З-метил-7-(тиетанил-З)ксантинов / Ю.В. Шабалина, P.A. Губаева, P.M. Шарафутдинов [и др.] // Современные аспекты медицины и фармации - 2011: материалы 71 науч.-практич. студ. конф. молодых ученых и студентов (Запорожье, Украина). - Запорожье, 2011. - С. 186.

15. Губаева P.A. 8-Замещенные 1-алкил-3-метилксантины, содержащие тиетановый цикл / P.A. Губаева, Д.З. Муратаев, P.M. Шарафутдинов // Вопросы теоретической и практической медицины: материалы 76-й Республиканской науч. конф. студентов и молодых ученых. - Уфа, 2011.—Т. 1.-С. 146-147.

16. Шарафутдинов P.M. Синтез и антидепрессивная активность 8-аминозамещенных 1-алкил-3-метил-7-(1,1-диоксотиетанил-3)ксантинов / P.M. Шарафутдинов, Ю.В. Шабалина, Ф.А. Халиуллин // Фармация и общественное здоровье: материалы ежегодной конф. - Екатеринбург, 2011. - С. 65-66.

17. Никитина H.J1. Поиск соединений с антидепрессивной активностью среди новых производных 2-тиетанил-З 1,2,4-триазол-З-она и 8-амино-замещенных 1-бутил-3-метилксантинов / И.Л. Никитина, А.Ф. Мифтахова, O.A. Иванова, Ю.В. Шабалина, P.M. Шарафутдинов // Фармация и общественное здоровье: материалы ежегодной конф. - Екатеринбург, 2011. - С. 370-372.

18. Шабалина Ю.В. Синтез и антидепрессивная активность 8-аминозамещенных I-/(-бутил-3-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл / Ю.В. Шабалина, И.Л. Никитина, P.M. Шарафутдинов [и др.] // Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения: материалы науч.-практич. конф. - Киев, 20И. - С. 205-206.

19. Шабалина Ю.В. Синтез и биологическая активность 8-замещенных 1-алкил-3-метилксантинов, содержащих тиетановый цикл / Ю.В. Шабалина, P.A. Губаева, P.M. Шарафутдинов // Современная фармацевтическая наука и практика: традиции, инновации, приоритеты: материалы Всерос. науч.-практич. конф. - Самара, 2011. - С. 85-87.

Шарафутдинов Руслан Маратович

СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 8-ЗАМЕЩЕННЫХ 1-н-БУТИЛ-З-МЕТИЛКСАНТИНОВ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Подписано в печать 20.01.2012 г. Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типограф-У»

450098, г.Уфа, ул.Комсомольская, 2; тел. 8(347)299-19-80 Заказ №800, т.100, Формат 60x901/16.

Уч. п.л. 1,5, уел. печ. л. 1,4 Бумага офсетная. Отпечатано методом ризографии.