Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:Синтез и противовирусная активность новых производных 1-(арилоксиалкил)урацила

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

СИНТЕЗ И ПРОТИВОВИРУСНАЯ АКТИВНОСТЬ НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ 1-(АРИЛОКСИАЛКИЛ)УРАЦИЛА

Специальность 14.04.02 — фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

24 ОКТ 2013

Пятигорск - 2013

005535ьио

005535606

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель: Озеров Александр Александрович

доктор химических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Маршал кип Михаил Федорович — доктор химических наук, профессор, Пятигорский филиал Северо-Кавказского Федерального Университета, заведующий кафедрой охраны окружающей среды и химии

Кодониди Иван Панайотович - доктор фармацевтических наук, доцент, Пятигорский медико-фармацевтический институт филиал ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, доцент кафедры органической химии

Ведущая организация:

ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России

о Р

Защита состоится « Ь » 2013 г. в^часов на заседании

диссертационного совета Д.208.008.09 при ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России (357532, Пятигорск, пр. Калинина, 11).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пятигорского медико-фармацевтического института - филиала ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России (357532, Пятигорск, пр. Калинина, 11).

Автореферат разослан « г.

Ученый секретарь ^ Компанцева

диссертационного совета Д 208.008.09 I / Евгения Владимировна

¡Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Органические соединения гетероциклической природы составляют в настоящее время около 70% всех применяемых в клинике лекарственных средств. Наиболее широко используются препараты, содержащие в своей структуре азотсодержащие гетероциклические системы. Особое место среди них занимают лекарственные средства, созданные на основе пиримидиновых нуклеиновых оснований и обладающие широким спектром фармакологической активности, включающим психотропные, сердечно-сосудистые, иммуномодулируюгцие, противоопухолевые, антибактериальные и, конечно же, противовирусные эффекты. Во многом именно с развитием химии и фармакологии соединений пиримидиновой природы связан наблюдающийся в последние десятилетия значительный прогресс в области химиотерапии вирусных инфекций. Однако широко распространенные и особо опасные инфекционные заболевания вирусной этиологии (СПИД, вирусные гепатиты, герпесвирусные инфекции) до сих пор представляют серьезную проблему современного здравоохранения. В этой связи направленный поиск новых высокоэффективных ингибиторов вирусной репродукции остается одной их самых актуальных задач современной фармации. Значительный интерес в плане создания новых противовирусных средств, применяемых в терапии таких заболеваний, как инфекция вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), представляют соединения, содержащие в своем составе урацил -пиримидиновое основание, входящий в состав нуклеиновых кислот.

Степень разработанности темы. Последние достижения фармацевтической и медицинской химии в области поиска высокоэффективных антивирусных агентов пиримидиновой природы, связанные с успешным завершением доклинических и клинических испытаний целого ряда оригинальных антивирусных лекарственных средств, свидетельствуют о том, что развитие пиримидинового направления может способствовать

эффективному контролю и лечению инфекционных вирусных заболеваний. Многие из высокоактивных в отношении ВИЧ-1 соединений имеют именно пиримидиновую природу и широко используются в клинической практике в качестве ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы ВИЧ-1. Однако химическая структура этих соединений не оптимизирована, не решены проблемы, связанные с необходимостью преодоления лекарственной резистентности, возникающей при длительном использовании препаратов, некоторые из них имеют неудовлетворительные фармакокинетические характеристики и вызывают ряд побочных эффектов. В связи с этим направленный поиск новых высокоселективных ингибиторов репродукции ВИЧ-1 остается актуальной проблемой фармации.

Целью работы является синтез новых потенциальных ненуклеозидных ингибиторов вирусной репродукции на основе функциональных производных 1 -[(арилокси)алкил]урацила.

Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:

1. Разработать эффективные методы К-алкилирования урацила и его производных низкореакционноспособными алкилирующими агентами в условиях силильного варианта реакции Гилберта-Джонсона.

2. Изучить особенности алкилирования 2,4-бис(триметилсилилокси)-пиримидинов эфирами бромуксусной кислоты.

3. Исследовать физико-химические и спектральные свойства синтезированных соединений.

4. Определить основные качественные соотношения структура противовирусная активность в ряду новых производных 1-[(арилокси)алкил]-урацила.

5. Выявить соединения-лидеры для дальнейшей структурной модификации с целью создания на их основе перспективных лекарственных средств для профилактики и лечения ВИЧ-1 инфекции.

Научная новизна. Впервые показана возможность региоселективного N'-алкилирования 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинов низкореакционно-способными феноксиалкилбромидами без растворителя при температуре 180190 °С.

Обнаружено, что алкилирование 2,4-бис(триметилсилилокси)-пиримидинов 2-бензилоксиэтиловыми эфирами бромуксусной кислоты легко протекает в положение N1 при кипячении эквимолярной смеси реагентов в безводном 1,2-дихлорэтане.

Выявлены основные особенности соотношения структура -противовирусная активность в ряду новых N'-замещенных производных урацила, связывающие химическое строение боковой цепи со способностью веществ подавлять репликацию ВИЧ-1 in vitro.

Показано, что наиболее перспективным направлением поиска новых противовирусных агентов является синтез замещенных в ароматическом ядре производных 1-[(2-бензилоксиэтокси)метил]урацила, обладающих выраженной анти-ВИЧ-1 активностью in vitro в микромолярном диапазоне концентраций.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость. Осуществлен синтез 117 новых производных 1-[(арилокси)алкил]урацила, обладающих выраженной анти-ВИЧ-1 активностью in vitro. Выявлены основные закономерности, связывающие химическое строение боковой цепи и природу заместителей в пиримидиновом ядре со способностью веществ подавлять репродукцию ВИЧ-1 и их цитотоксическим действием. Выявлены соединения-лидеры и определены направления их дальнейшей химической модификации с целью создания высокоэффективных антиретровирусных лекарственных веществ.

Практическая значимость. Разработаны усовершенствованные препаративные методики региоселективного N'-алкилирования урацила и его производных замещенными феноксиалкилбромидами, а-хлорэфирами и

эфирами бромуксусной кислоты, значительно расширен круг алкилирующих агентов для синильного варианта реакции Гилберта-Джонсона.

На основании результатов составлено информационное письмо «Синтез и противовирусная активность новых производных 1-(арилоксалкил)урацила», материалы которого использованы в учебном и научно-исследовательском процессах на кафедре химии и общей химической технологии Волжского политехнического института (филиала ФБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет» Министерства образования и науки Российской Федерации) (акт внедрения от 14.05.13) и лаборатории лекарственной безопасности ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России (акт внедрения от 17.09.13).

Методология и методы исследования. На основании анализа литературных данных о строении и фармакологических свойствах соединений пиримидиновой природы была разработана общая концепция синтеза базовых соединений ряда 1-(арилоксиалкил)урацила и их дальнейшей направленной химической модификации с целью усиления противовирусного действия. Для первичной оценки токсических свойств и возможных побочных фармакологических эффектов соединений-лидеров были использованы с современные компьютерные технологии. При осуществлении синтеза новых соединений были использованы эффективные методы очистки и разделения сложных смесей, основанные на аналитической и препаративной хроматографии. Для доказательства строения полученных веществ применяли актуальные спектральные методы — ЯМР спектроскопию 'Н и |3С и масс-спектрометрию.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Алкилирование 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинов такими низкореакционноспособными алкилирующими агентами, как 1-бром-2-(фенокси)этан, 1-бром-2-(бензилокси)этан и 1-бром-3-(фенокси)пропан, с

высоким выходом и селективно протекает в положение N1 в отсутствие растворителя при температуре 180-190 °С и не затрагивает положение N3 пиримидиновой системы. Наличие заместителя в положении 6 значительно снижает выход целевых продуктов N'-алкилирования.

2. Взаимодействие 2-бензилоксиэтиловых эфиров бромуксусной кислоты с 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинами, не содержащими заместителей в положении 6, протекает в мягких условиях в инертном апротонном растворителе и приводит исключительно к продуктам Ы'-моиозамещения. Наличие заместителя в положении 6 пиримидиновой системы препятствует N1-алкилированию.

3. Новые производные 1-[(арилокси)алкил]урацила демонстрируют, в зависимости от химического строения боковой цепи, выраженную способность подавлять репликацию ВИЧ-1 in vitro в микро- и наномолярном диапазоне концентраций и могут служить основой для дальнейшего направленного поиска эффективных анти-ВИЧ-1 агентов ненуклеозидной природы.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследования определяется выбором современных методов идентификации вновь синтезированных соединений на основе ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии, чистота и индивидуальность новых веществ подтверждена хроматографически. Результаты противовирусного скрининга in vitro получены в научных центрах мирового уровня (Rega Institute for Medical Research, Бельгия и Therlmmun Inc., Мэриленд, США) аккредитованных в соответствии со стандартами надлежащей лабораторной практики (GLP). Результаты определения эффективных и цитотоксических концентраций исследуемых соединений обработаны методами математической статистики и являются достоверными.

Основные фрагменты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Естествознание на рубеже столетий» (Дагомыс, 2001 г.), VII, VIII, IX региональной конференции молодых

исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2002-2004 г.), 62-ой открытой итоговой научной конференции студентов и молодых ученых ВолгГМУ «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Волгоград, 2004 г.), Международной научной конференции РАЕ «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии» (Дубай, 2012 г.). По материалам диссертации опубликовано 14 статей и тезисы 5 научных докладов, в том числе 9 статей в журналах перечня ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 119 страницах компьютерного набора, содержит 14 таблиц, 9 рисунков, 107 литературных ссылок, в том числе 41 на русском языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Синтез 1-[2-(фенокси)этил]урацилов

Согласно литературным данным, алкилирование урацила алкилгалогенидами с пониженной реакционной способностью осуществляется в среде полярного растворителя (ДМФА или ДМСО) в присутствии карбонатов или гидридов щелочных металлов. Как правило, это ведет к образованию смеси продуктов алкилирования урацила, которые необходимо разделять при помощи препаративной хроматографии. В то же время, известно, что реакция 2,4-бис(триметилсилилокси)производных пиримидина, которые легко получаются из исходных урацилов путем кипячения с избытком гексаметилдисилазана, с алкилгалогенидами с повышенной реакционной способностью (например, а-галогенэфирами) ведет исключительно к N'-замещенным урацилам. Процесс взаимодействия 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинов с алкилирующими агентами с пониженной реакционной способностью практически не изучен.

Нами был разработан удобный метод синтеза, позволяющий легко получить 1-[2-(фенокси)этил]урацилы с достаточно высоким выходом. Триметилсилилпроизводные урацила нагревали без растворителя с 28

(фенокси)-1-бромэтаном при 180-190 °С в течение 3 ч, что вело к целевым продуктам с выходом 60-74%.

40-44,46-49,52-55

Л' = Н или СН3; Я3 = Н, СН3, РЬ, t-Bu или С1

Рисунок 1 - Синтез 1-[2-(фенокси)этил]производных урацила

Синтез 6-метилзамещенных производных урацила был осуществлен путем алкилирования исходного 6-метилурацила или 5,6-диметилурацила 1-бром-2-(4-метилфенокси)- или 1-бром-2-(3,5-диметилфенокси)этаном в растворе ДМФА в присутствии карбоната калия в соответствии с известными методиками. Выбор метода алкилирования 6-замещенных производных урацила объясняется тем, что выход целевых соединений был относительно низким (в пределах 21-29%) вследствие образования побочных М',М3-дизамещенных производных 6-метилурацила. Алкилирование триметилсилилпроизводных 6-метилурацила и 5,6-диметилурацила алкилирующими агентами, обладающими пониженной реакционной способностью, дает трудно разделяемую смесь продуктов.

45,50 и 51

R1, R2 = Н или СН3

Рисунок 2 - Синтез 6-метилзамещенных производных урацила

Для изучения закономерности структура - противовирусная активность были также синтезированы 1-[2-(фенокси)этил]производные урацила, которые содержали в положении 2 феноксильного фрагмента в качестве заместителя бензильный радикал. Синтез 1-[2-(2-бензилфенокси)этил]урацилов был осуществлен в аналогичных условиях, которые описаны для 1-[2-(фенокси)этил]производных урацила.

Синтез 1-[2-(фенокси)этил]-3-бензилпроизводных урацила

Следующим этапом работы стало введение бензильного фрагмента в положение Ы3 пиримидинового кольца в 1-[2-(фенокси)этил]производных урацила. Синтез 3-бензил-1-[2-(фенокси)этил]производных урацила осуществлялся путем обработки 10-15% мольным избытком соответствующего бензилхлорида в растворе ДМФА в присутствии 20-25% мольного избытка карбоната калия. При этом целевые соединения образовывались с выходом, близким к количественному (80-94%). Следует отметить, что 3-(1-фенилэтил)-1-[2-(4-метилфенокси)этил]урацил был получен лишь с 70%-ным выходом, что объясняется протеканием побочных реакций, в частности, элиминированием НС1 в 1-фенилэтилхлориде.

40-46, 48,52-55, 57 50-80

R1 = Н или СН3; R2=H или СН3; R3 = Н, СН3, 2-CH2(4-CH3Ph), t-Bu или С1; R4 = Н или СН3; X = Н или СН3

Рисунок 3 - Синтез 1-[2-(фенокси)этил]-3-бензилпроизводных урацила

С целью изучения закономерности структура - противовирусная активность в ряду 1-[2-(фенокси)этил]-3-бензилпроизводных урацила были

синтезированы структурные аналоги наиболее активных соединений. Так, путем алкилирования исходного 1-[2-(фенокси)этил]урацила 2-фенилэтил-хлоридом с выходом 70% был получен 3-(2-фенилэтил)-1-[2-(фенокси)-этил]урацил, который является гомологом 1-[2-(4-метилфенокси)этил]-3-бензилурацила и отличается от него наличием дополнительной метиленовой группы в заместителе, находящимся в положении 3 пиримидинового кольца.

Рисунок 4 - Синтез 3-(2-фенилэтил)-1-[2-(фенокси)этил]урацила

Следующим этапом в изучении закономерности структура - активность стал синтез аналога соединений, у которого феноксильный заместитель боковой цепи замещен на 2-нафтоксигруппу. 3-Бензил-1-[2-(2-нафтокси)-этил]урацил был получен с выходом 80% путем алкилирования исходного 1-[2-(2-нафтокси)этил]урацила 15%-ным мольным избытком бензилхлорида в растворе ДМФА в присутствии 25%-ного мольного избытка карбоната калия.

82 83

Рисунок 5 - Синтез 3-бензил-1-[2-(2-нафтокси)этил]урацила

Хиназолин-2,4(1#,ЗЯ)-дион является бензаннелированным производным урацила, поэтому синтез 1-[2-(4-метилфенокси)этил]-3-бензилхиназолин-

2,4(1Я,3//)-диона представлял определенный интерес. Однако в условиях силильного метода хиназолин-2,4(1Я,ЗЯ)-дион не реагировал с низкореакционноспособным 1-бром-2-(4-метилфенокси)этаном, а при алкилировании хиназолин-2,4(1Я,ЗЯ)-диона в среде ДМФА в присутствии К2С03 образовывалась смесь продуктов И-алкилирования с преимущественным содержанием N3-зaмeщeннoгo хиназолин-2,4(1Я,ЗЯ)-диона. По этой причине 2,4-бис(триметилсилилокси)хиназолин первоначально алкилировали этоксиметилхлоридом, что привело к 1-этоксиметилхиназолин-2,4(1Я,3#)-диону, выход которого составил 55%.

Рисунок 6 - Синтез 1-[2-(4-метилфенокси)этил]-3-беизил-хиназолин-2,4(1#,ЗЯ)-диона

На следующей стадии производное хиназолина в растворе ДМФА в присутствии 20% избытка К2С03 обрабатывали бензилхлоридом. При этом

образовывался 1-этоксиметил-3-бензилхиназолин-2,4(1Я,3//)-дион, выход которого составил 85%. Его последующий гидролиз концентрированной НС1 в растворе СН3СООН привел к 3-бензилхиназолин-2,4(1//,ЗД)-ДионУ (выход 86%), который в растворе ДМФА в присутствии 20% избытка К2СО3 обрабатывали 1-бром-2-(4-метилфенокси)этаном. Конечный продукт был получен с выходом 89%.

Синтез 1-[2-(бензилокси)этил]- и 1-[3-(фенокси)пропил]производных урацила был осуществлен путем конденсации триметилсилилпроизводных урацила с 2-(3,5-диметилбензилокси)-1-бромэтаном, 3-(4-метилфенокси)- или 3-(3,5-диметилфенокси)-1-бромпропаном в аналогичных условиях, которые описаны для соединений 2-(фенокси)этильного ряда. Однако вследствие низкой реакционной способности бромидов реакцию проводили в отсутствии растворителя при 180-190 °С в течение 3 ч, что привело к целевым соединениям с выходом 49-65%.

Синтез 1-[2-(3,5-диметилбензилокси)этил]производных 6-метилурацила был осуществлен путем алкилирования исходного 6-метилурацила и 5,6-диметилурацила 1-бром-2-(3,5-диметилбензилокси)этаном в условиях, аналогичных получению соединений 2-(фенокси)этильного ряда. Выход

Синтез 1-[2-(бензилокси)этил]- и 1-[3-(фенокси)пропил]-производных урацила

целевых соединений был относительно низким и составил 22-25%, что объясняется образованием побочных Ы'.^-дизамещенных производных 6-метилурацила. Алкилирование триметилсилилпроизводных 6-метилурацила и 5,6-диметилурацила алкилирующими агентами, обладающими пониженной реакционной способностью, давало трудно разделяемую смесь продуктов.

Я1 = Н или СН3; Я2, Я3 = СН3; п = 1 или 2

Рисунок 8 - Синтез 1-[2-(3,5-димеггилбензилокси)этил]производных 6-метилурацила

Синтез 1-[[2-(фенокси)этокси]метил]производных урацила Синтез соединений этой серии был осуществлен в условиях реакции Гилберта-Джонсона конденсацией соответствующего 2,4-бис(триметилсилил-окси)пиримидина с эквимолярными количествами 2-(4-хлорфенокси)- и 2-(4-метилфенокси)этоксиметилхлорида в растворе метиленхлорида при комнатной температуре в течение 16 ч. При этом с выходом от 56 до 71 % были получены целевые 1-[[2-(фенокси)этокси]метил]производные урацила.

93-105

Я1 = Н, СНз, Вг, С2Н5; я2= СН3; Я3= СН3, С1

Рисунок 9 - Синтез 1-[[2-(фенокси)этокси]метил]производных урацила

89,90

о

Синтез 1-[[2-(бензилокси)этокси]метил]- и 1-[[3-(бензилокси)-пропокси]метил]производных урацила

Синтез 1-[[2-(бензилокси)этокси]метил]- и 1-[[3-(бензилокси)пропокси]-метил]производных урацила был осуществлен по аналогичной схеме с использованием соответствующих а-хлорэфиров.

,8Ме,

106-150

Я1 = Н, СНз, Вг, С2Н5) (СН2)з, РЬСН2;

Я2= Н, СНз, п-Рг, РЬСН2; Л3= Н, СН3,1-Ви Рисунок 10 - Синтез 1-[[2-(бензилокси)этокси]метил]- и 1-[[3-(бензилокси)-пропокси]метил]производных урацила

Было отмечено, что образование соединений данного ряда протекало легко и без образования заметных количеств побочных продуктов. Выход 6-замещенных производных урацила в целом был несколько ниже по сравнению с производными урацила, 5-бромурацила и тимина.

Для достижения удовлетворительного выхода 1-[[2-(3,5-диметил-бензилокси)этокси]метил]-6-бензилурацила реакцию конденсации между 2,4-бис(триметилсилилокси)-6-бензилпиримидином и 2-(3,5-диметилбензилокси)-этоксиметилхлоридом проводили при 50 °С в среде безводного хлороформа.

Синтез 1-[[2-(бензилокси)этоксикарбонил]метил]-производных урацила

Нами обнаружено, что кипячение 2,4-бис(триметилсилилокси)-производных урацила, тимина или 5-бромурацила в безводном 1,2-дихлорэтане с эквимолярным количеством 2-(3,5-диметилбензилокси)этилбромацетата в

течение 12 ч приводит к соответствующим 1-[[2-(бензилокси)этокси]урацилам, выход которых составил 54-84%. Следует отметить, что конденсация 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинов с эфирами бромуксусной кислоты, по-видимому, высокочувствительна к стерическим факторам, поскольку в идентичных условиях триметилсилилпроизводные 6-метилурацила и 5-бром-6-метилурацила продуктов алкилирования не образуют даже в следовых количествах.

151-156

R1 = Н, СН3, Br; R2=H,CH3

Рисунок 11 - Синтез 1-[[2-(бензилокси)этоксикарбонил]метил]-производных урацила

Противовирусная активность 1-[(арилокси)алкил]урацилов Изучение анти-ВИЧ активности было основано на определении способности веществ ингибировать вирусиндуцированный цитопатический эффект: вируса иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1, штамм IIIB) в культуре клеток CEM-SS и МТ-4, вируса иммунодефицита человека типа 2 (ВИЧ-2, штамм ROD) в культуре клеток CEM-SS. CEM-SS или МТ-4 клетки суспендировались в культуральной среде в количестве 105 клеток/мл и инфицировались ВИЧ-1 или ВИЧ-2 при мультипликации инфекции, равной 0,2. Немедленно после инфицирования вирусом в культуру вносились растворы,

(CH3)3Si^

о

содержащие различные концентрации исследуемого вещества в ДМСО, и инкубировались в течение 4-х дней при 37 °С. Число живых клеток устанавливалось на 4-й день инкубации при помощи 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолий бромида, при этом определялась концентрация вещества (ИК50), которая на 50% защищала СЕМ-SS или МТ-4 клетки от цитопатического эффекта ВИЧ-1 или ВИЧ-2.

Цитотоксичность тестируемых соединений определялась в параллельных экспериментах, при этом устанавливалась концентрация вещества, которая на 50% уменьшала количество живых CEM-SS-клеток (ЦК50). Расчетным путем определяется индекс селективности (ИС), являющийся отношением цитотоксической концентрации к ингибиторной концентрации: ЦК50/ИК50.

Исследования показали, что в ряду производных 1-[2-(фенокси)этил]урацила слабую анти-ВИЧ активность в концентрации 20 цМ проявил только 1-[2-(3,5-диметилфенокси)этил]-5,б-метилурацил (51), который имел индекс селективности ИС 5,0. Остальные соединения данного ряда не проявили выраженных вирусингибиторных свойств.

Рисунок 12 - 1-[2-(2-(2,5-диметил)бензил-4-метилфенокси)этил]урацил и 1-[2-(2-(3,5-диметил)бензил-4-метилфенокси)этил]урацил

Введение в орто-положение ароматического кольца производных 1-[2-(фенокси)этил]урацила бензильного радикала значительно повысило их противовирусную активность. При этом при дополнительном метилировании бензильного фрагмента в положения 2 и 5 активность увеличилась до ИК5о 0,37 рМ (соединение 58), а перемещение метального радикала из положения 2 в

58

59

положение 3 дало соединение 59 с ИК50 0,26 цМ. Индексы селективности составили 154 и 52, соответственно.

Перемещение бензильного заместителя в положение 3 пиримидинового цикла также дало активные в отношении ВИЧ-1 соединения. Наиболее высокую активность проявил 1-[2-(4-метилфенокси)этил]-3-бензилурацил (61), который ингибировал на 50% репродукцию вируса в концентрации ИК30 0,881 цМ и имел индекс селективности (ИС), равный 66.

Изучение влияния заместителей в ароматическом кольце показало, что перемещение метальной группы в мета- положение заметно снижает противовирусную активность, а ее перемещение в ор/ио-положение дает полностью неактивные соединения 65 и 64. Введение двух метильных групп также резко снижает ингибиторные свойства (соединения 70 и 71). Замена метальной группы в паря-положении на более объемные заместители ведет к полной потере противовирусных свойств. Замещение феноксильного фрагмента на 2-нафтоксигруппу также приводит к потере активности.

Заметное влияние на способность веществ данного ряда подавлять репликацию ВИЧ-1 оказали заместители в положениях 5 и 6 остатка урацила. Введение СН3-группы в положение 5 пиримидинового цикла на порядок снижает ингибиторные свойства, а перемещение метальной группы в положение 6 полностью инактивирует соединение.

Разветвленный аналог, содержащий СН3-группу в метиленовом фрагменте бензильного заместителя, проявил выраженную противовирусную активность: 3-(1-фенилэтил)-1-[2-(4-метилфенокси)этил]урацил ингибировал на 50% репродукцию вируса в концентрации ИК50 5,24 цМ и имел ИС равный 7,5.

Увеличение длины мостика у соединений данного ряда на 1 метиленовую группу не привело к возрастанию противовирусной активности. При исследовании соединений с линкером, связывающим пиримидиновый цикл и ароматический фрагмент, состоящим из 5 элементов (2 атома кислорода и 3

метиленовые группы) было обнаружено, что некоторые соединения проявили заметную противовирусную активность. Однако наиболее выраженные вирусингибиторные свойства продемонстрировали соединения, линкер которых состоял из 6 элементов. Самыми активными соединениями этого ряда были 1-[[2-(4-метилбензилокси)этокси]метил]- (118, ИК50 = 0,3; ИС = 417), 1-[[2-(4-трет.-бутилбензилокси)этокси]метил]- (119, ИК50 = 0,3; ИС = 155), 1-[[2-(3,5-диметилбензилокси)этокси]метил]- (128, ИК50 = 0,4; ИС = 36), 1-[[2-(2,3-диметил-5-трет.-бутилбензилокси)этокси]метил]- (137, ИК50 = 0,47; ИС = 23), 1-[[2-(2,4-дихлорбензилокси)этокси]метил]- (139, ИК50 -=0,31; ИС = 403) производные 5-бром-6-метилурацила, 1 -[[2-(3,5-диметилбензилокси)этокси]-метил]- (129, ИК50 = 0,9; ИС = 125), 1-[[2-(3-бром-5-метнлбензилокси)-этокси]метил]- (140, Ж50 = 0,8; ИС = 112) производные 5,6-диметилурацила.

Рисунок 13 - 1-[[2-(4-метилбензилокси)этокси]метил]-5-бром-6-метилурацил

Для соединения-лидера 1-[2-(4-метилбензилокси)этоксиметил]-5-бром-6-метилурацила (118) был осуществлен вычислительный прогноз фармакологических свойств, метаболизма и токсичности. Результаты вычислительного прогноза фармакологической активности соединения 118 совпадают с экспериментальными данными в части его противовирусных свойств, а также свидетельствуют о высокой вероятности наличия некоторых других видов активности, прежде всего противоопухолевой. Компьютерная оценка токсических свойств и метаболизма соединения 118 позволяет сделать вывод о достаточно высокой степени безопасности его возможного медицинского применения.

118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги выполненного диссертационного исследования сводятся

к следующим основным положениям.

1. Алкилированием солей и триметилсилилпроизводных урацила разнообразными бензил хлоридами, a-, Р-, у-галоидэфирами и эфирами бромуксусной кислоты получен широкий ряд N -моно- и дизамещенных производных урацила, отличающихся химическим строением цепи, соединяющий пиримидиновый цикл с ароматическим заместителем.

2. Впервые показана возможность использования низкореакционноспособных 2-арилоксиэтилбромидов в условиях триметилсилильного варианта реакции Гилберта-Джонсона. Процесс алкилирования легко протекает в отсутствие растворителя в интервале температур 180-190 °С и приводит к продуктам N'-монозамещения с выходом 60-74%.

3. Алкилирование триметилсилилпроизводных урацила эквимолярными количествами бензиловых эфиров бромуксусной кислоты эффективно протекает в среде кипящего безводного 1,2-дихлорэтана и приводит с выходом 54-84% к продуктам N1-монозамещения. Наличие заместителя в положении 6 пиримидиновой системы препятствует N'-алкилированию.

4. 1-(Арилоксиалкил)производные урацила проявляют выраженную анти-ВИЧ-1 активность in vitro, которая в значительной степени определяется длиной и химическим строением цепи, соединяющий пиримидиновый цикл с ароматическим заместителем. Наиболее высокую активность проявляют соединения, имеющие гибкую шестиатомную цепь симметричного строения, содержащую два атома кислорода и четыре атома углерода.

5. Наиболее высокий противовирусный потенциал in vitro среди 117 новых соединений демонстрирует 1 -[2-(4-метилбензилокси)этоксиметил]-5-бром-6-мегалурацил, имеющий индекс селективности более 400 при значении

ингибиторной концентрации 0,3 цМ. Соединение обладает низкой цитотоксичностью и может быть использовано в качестве основы для дальнейшей структурной модификации с целью поиска новых высокоактивных антиретровирусных лекарственных веществ.

Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования основаны на использовании выявленных закономерностей, связывающих химическое строение 1-(арилоксиалкил)производных урацила с их анти-ВИЧ-1 активностью, с целью дальнейшего направленного поиска новых высокоэффективных и безопасных антиретровирусных лекарственных веществ.

Список научных работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Синтез и анти-ВИЧ-1 активность in vitro новых 1-(арилокси-алкил)производных урацила / Ю.А. Орлова [и др.] // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. - № 8 — С. 141-142.

2. Пиримидиновые ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ-1 — история разработки и перспективы / A.A. Озеров, М.С. Новиков, Ю.А. Тимофеева [и др.] // Вестник Волгоградск. мед. ун-та. - 2012. — Вып. 3. -С. 10-17.

3. Орлова, Ю.А. Прогноз токсичности и метаболизма 1 -[2-(4-метилбензил-окси)этоксиметил]-5-бром-6-метил-урацила, обладающего анти-ВИЧ-1 активностью in vitro / Ю.А. Орлова, М.С. Новиков, A.A. Озеров // Волгоградский научно-медицинский журнал. - 2012. - Вып. 3. - С. 18-19.

4. Новиков, М.С. Синтез 1-[2-(фенокси)этил]-3-бензилурацилов, как вероятных противовирусных соединений / М.С. Новиков, Ю.А. Орлова,

A.A. Озеров II Бюлл. Волгоградск. научн. центра РАМН. - 2006. - № 1. - < 13-14.

5. Синтез новых несимметричных 1,3-дизамещенных производных урацила исследование их анти-ВИЧ-1 активности in vitro / М.С. Новиков, КЬ Орлова [и др.] // Бюлл. Волгоградск. научн. центра РАМН. - 2006. — № 4. С. 6-8.

6. Синтез и анти-ВИЧ-1 активность 1-[2-(2-бензил-4-метилфенокси)этил производных урацила / М.С. Новиков, Ю.А. Орлова [и др.] // Бюл Волгоградск. научн. центра РАМН. - 2006. - № 4. - С. 11-15.

7. 1-[(3,5-Диметиларилокси)алкил]производные урацила как потенциальны противовирусные агенты / М.С. Новиков, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова [и др. // Вестник Волгоградск. мед. ун-та. - 2005. - № 3. - С. 27-31.

8. Синтез и анти-ВИЧ-1 активность 1-[[2-(фенокси)этокси]метил]производны урацила / М.С. Новиков, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова [и др.] // Вестни Волгоградск. мед. ун-та. - 2005. - № 2. - С. 19-22.

9. Синтез и противовирусная активность 1 -[2-(фенокси)этил]-3-бензил производных урацила / М.С. Новиков, Ю.А. Орлова, A.A. Озеров [и др.] / Бюлл. Волгоградск. научн. центра РАМН. - 2005. - № 2. - С. 27-32.

10. Синтез и противовирусные свойства I -[[2-(фенокси)этокси]метил] производных урацила / М.С. Новиков, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова [и др.] / Хим. гетероциклич. соед. - 2005. - № 5. — С. 726-731.

11. Противовирусная активность 1-[[2-(бензилокси)этоксикарбонил]метил] производных урацила и их аналогов / М.С. Новиков, A.A. Озеров, Ю.А Орлова [и др.] // Фундаментальн. исслед. - 2004. - № 1. - С.74.

12. Синтез и противовирусная активность 3-бензил-1-[2-(фенокси)этил] производных урацила / М.С. Новиков, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова [и др.] / Вестник Волгоградск. мед. ун-та. - 2004. - № 6. - С. 29-33.

13. Орлова, Ю.А. Синтез 1-[4-(фенокси)бензил]производных урацила, ка потенциальных противовирусных агентов / Ю.А. Орлова // 62-я открытая

итоговая научная конференция студентов и молодых ученых ВолГМУ «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины», 1923 апреля 2004 г. - Волгоград. — С. 144.

14. Орлова, Ю.А. Синтез 1-[2-(арилокси)этил]-3-бензилпроизводных урацила и изучение их противовирусных свойств / Ю.А. Орлова // IX региональная конф. молодых исследователей Волгоградской области, 16-18 ноября 2004 г.

- Волгоград. — С. 57-58.

15. Орлова, Ю.А. Синтез 1-[2-(арилокси)этил]производных урацила и изучение их противовирусных свойств / Ю.А. Орлова // VIII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, 11-14 ноября 2003 г. - Волгоград. - С. 15-16.

16. Синтез и противовирусная активность 1-[2-[2-(3,5-диметилфенокси)этокси]-этил]производных урацила / М.С. Новиков, А.К. Брель, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова // Вестник Волгоградск. мед. ун-та. - 2003. — № 9. - С. 50-52.

17. Орлова, Ю.А. Синтез 1-[(2-(арилокси)этокси)алкил]урацилов как потенциальных противовирусных агентов / Ю.А. Орлова // VII региональная конф. молодых исследователей Волгоградской области, 12-15 ноября 2002 г.

- Волгоград. - С. 60-61.

18. Синтез и противовирусная активность 1-[[2-(бензилокси)этоксикарбонил]-метил]производных урацила / М.С. Новиков, А.К. Брель, A.A. Озеров, Ю.А. Орлова // Вестник Волгоградск. мед. ун-та. - 2002. — № 8. - С. 30-32.

19. Синтез производных 1-[4-(2-феноксиэтокси)бензил]урацила как потенциальных противовирусных агентов / Ю.А. Орлова [и др.] // Международная конференция «Естествознание на рубеже столетий», 8-10 октября 2001 г.— Дагомыс. — С. 104.

ТИМОФЕЕВА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

СИНТЕЗ И ПРОТИВОВИРУСНАЯ АКТИВНОСТЬ НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ 1 -(АРИЛОКСИАЛКИЛ)УРАЦИЛА

14.04.02 — фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Подписано в печать «_» 10.2013 г. Формат бумаги 60x84 1/16

Бумага книжно-журнальная. Печать ротапринтная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №_

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Копировальный центр «Эстамп & К» (400001, г. Волгоград, ул. КИМ, д. 16)