|
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО
ШТОЙКО НАТАЛІЯ ЄВГЕНІВНА
УДК 615.31:(547.789+547.826.2).012.1.
Синтез НОВИХ СПОЛУК З ПРОТИТУБЕРКУЛЬОЗНОЮ
ДІЄЮ НА ОСНОВІ РЯДУ ПОХІДНИХ АЗОЛІДОНІВ та ІЗОНІКОТИНОВОЇ КИСЛОТИ
15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фармацевтичних наук
Львів - 2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі фармацевтичної, органічної та біоорганічної хімії Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького Міністерства охорони здоров'я України.
Науковий керівник: заслужений працівник вищої школи України, лауреат державної премії України, доктор фармацевтичних наук, професор, академік АН ВШУ
Зіменковський Борис Семенович
Львівський національний медичний університет
ім. Данила Галицького, ректор, завідувач кафедри фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії.
Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор
Новіков Володимир Павлович
Національний університет "Львівська політехніка",
завідувач кафедри технології біологічно активних сполук, фармації та біотехнології;
доктор фармацевтичних наук, професор
Мазур Іван Антонович
Запорізький державний медичний університет,
завідувач кафедри фармацевтичної хімії.
Провідна установа: Національний фармацевтичний університет МОЗ України, кафедра органічної хімії (м. Харків).
Захист відбудеться "17" лютого 2006 року о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.600.02 у Львівському національному медичному університеті ім. Данила Галицького за адресою: 79010, м. Львів, вул. Пекарська, 69.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького (79000, м. Львів, вул. Січових Стрільців, 6).
Автореферат розісланий "16" січня 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Гасюк Г.Д.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Епідемія туберкульозу, яка за критеріями Всесвітньої організації охорони здоров’я офіційно зареєстрована в Україні з 1995 року, стає все більш загрозливою. Захворюваність усіма формами туберкульозу в 2002 році досягла найвищого рівня за останні 10 років. На теперішній час на туберкульоз хворіють особи всіх вікових груп: діти, підлітки, дорослі та люди старечого віку. Збільшилась захворюваність туберкульозом не тільки органів дихання, а також позалегеневих його форм. Боротьба з туберкульозом в сучасних умовах є однією з найбільш актуальних проблем охорони здоров’я.
Причиною зростання випадків захворювання туберкульозом не тільки в Україні, а й в цілому світі, є не лише погіршення соціально-економічних умов у ряді країн, але й витворення більш стійких штамів мікобактерій туберкульозу, поява їх мутантів під впливом вірусу СНІДу. У зв’язку з чим сучасна фармакотерапія туберкульозу значно ускладнюється. Існуючі протитуберкульозні засоби часто не дозволяють досягнути повного лікувального ефекту. Видовжується час лікування. Потрібні комбінації різних препаратів, які, проте, можуть викликати складні побічні реакції. Тому створення нових антитуберкульозних препаратів не тільки особливо актуальне сьогодні, але, правдоподібно, ще довго буде предметом пошуку вчених, як зрештою і нових антимікробних засобів широкого спектру дії.
Накопичені певні закономірності взаємозв’язку структури і дії у значній мірі дозволяють перейти від емпіричного пошуку до цілеспрямованого синтезу нових біохімічних імітаторів життєво важливих компонентів біосинтезу клітин з врахуванням відомих фармакофорів, що сприяють наявності зокрема протитуберкульозної активності.
Ядро тіазолідину обране свідомо як таке, що міститься у багатьох препаратах з найрізноманітнішою фармакологічною дією від гепатопротекторної, гіпотензивної, муколітичної, діуретичної, гіпоглікемічної, снодійної до антигельмінтної, антимікробної та туберкулостатичної. З іншого боку, дотепер одним з найважливіших туберкулостатиків, що використовується в комплексній хіміотерапії туберкульозу, не зважаючи на токсичність, залишається ізоніазид. Враховуючи це, ми використали як один із субституентів у досліджуваних похідних тіазолідину залишок ізоніазиду.
Отже, синтез і дослідження похідних тіазолідину та ізоніазиду представляє безперечний інтерес у створенні не лише нових сполук з протитуберкульозною активністю, але й одержанні нових важливих даних для наступного цілеспрямованого пошуку нових більш активних речовин, що важливе як для теорії, так і практики органічного синтезу, фармації і медицини.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом проблеми “Фармація” МОЗ України і є фрагментом комплексної науково-дослідної роботи Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького (№ державної реєстрації 0197U000589, шифр теми ІН 10.06.0001.96).
Мета та завдання дослідження. Метою даної роботи є синтез нових сполук на основі ряду похідних тіазолідину та ізоніазиду та пошук серед них ефективних та малотоксичних фізіологічно активних речовин із протитуберкульозною та іншими діями.
Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:
- одержати 4-ізонікотиноїлгідразопохідні тіазолідин-2-ону і тіазолідин-2-тіонів та провести реакції конденсації добутих речовин з карбонільними сполуками і реакції азосполучення з солями діазонію;
- синтезувати 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-он та його 5-іліденпохідні;
- добути 3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-он і провести реакції конденсації одержаної речовини з карбонільними сполуками;
- опрацювати оптимальний підхід до синтезу іліденпохідних конденсованих тіазолотріазолів;
- вивчити спектральні характеристики синтезованих сполук;
- провести фармакологічний скринінг одержаних сполук.
Об’єктами дослідження були реакції [2+3]-циклоконденсацій у синтезі 4-тіазолідонів, взаємодія тіазолідинів з оксосполуками, реакції азосполучення і гетероциклізації.
Предметом дослідження стали 2,3,4,5-заміщені тіазолідини для пошуку біологічно активних сполук як потенційних лікарських засобів.
Методи дослідження: органічний синтез, спектральні методи (УФ-, ІЧ-, ПМР-, хромато-мас-спектроскопія), елементний аналіз, газорідинна хроматографія, традиційний фармакологічний скринінг.
Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено метод синтезу 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-тіонів і синтезовано велику групу 5-іліден-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-онів, 5-іліден-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-тіонів та 5-арилазо-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-онів;
- одержано 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-он та ряд його 5-іліденпохідних, опрацьовано новий підхід до синтезу 5-іліден-3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-ону;
- синтезовано групу 5-ариліден-3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів на основі тіокарбоніл-біс-тіогліколевої кислоти;
- одержано ряд 5-ариліденпохідних конденсованих тіазолотріазолів на основі ізоніазиду;
- для великої групи синтезованих речовин вивчена туберкулостатична активність і проведена кореляція “структура – дія”;
- для ряду добутих сполук вивчена протизапальна, протипухлинна, антимікробна та антигрибкова активності, виявлено сполуки, що характеризуються високою активністю та низькою токсичністю.
Практичне значення одержаних результатів. Представлений в даній роботі експериментальний матеріал є новим у галузі синтезу 2,3,4,5-заміщених тіазолідину, зокрема для похідних, що вміщують фрагменти ізоніазиду.
Проведено систематичне дослідження фізичних та хімічних властивостей синтезованих сполук, що важливо для теорії та практики органічного синтезу. Виявлено ряд нових перспективних та малотоксичних сполук, що проявляють протизапальну та антимікробну дії. Сформульовано певні критерії для пошуку біологічно активних сполук серед похідних тіазолідину, зокрема з туберкулостатичною дією.
Фрагменти роботи впроваджено в науковий та навчально-методичний процеси Національного фармацевтичного університету (акти впровадження від 26.05.04).
Особистий внесок здобувача. Синтезовано 107 нових похідних тіазолідину на основі ізоніазиду, вивчена їх будова, склад, реакційна здатність, деякі фізико-хімічні властивості.
- Розроблено ряд методів синтезу нових 2,3,4,5-заміщених тіазолідинів та їх похідних.
- Вивчені УФ-, ІЧ- та ПМР-спектри синтезованих сполук, що дало змогу підтвердити їх хімічну структуру.
- Вивчено біологічну активність одержаних сполук та виявлено ряд високоактивних та малотоксичних сполук.
- Встановлено деякі елементи взаємозв’язку структура – дія для спрямованого синтезу сполук з антитуберкульозною дією та інших біологічно активних сполук.
Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на ХIХ Українській конференції з органічної хімії (Львів, 2001), ХVІІІ Науковому З’їзді Польського Фармацевтичного Товариства „Фармація в ХХІ столітті” (Познань, 2001), Міжнародному симпозіумі, присвяченому 100-річчю академіка А.В. Кірсанова (Київ, 2002), симпозіумі LEK „Аналітичні проблеми в оцінці чистоти і фармакокінетики ліків” (Краків, 2002), Всеукраїнській науково-практичній конференції „Сучасні технології органічного синтезу та медичної хімії” (Харків, 2003), ІІІ науковому західноукраїнському симпозіумі з адсорбції та хроматографії (Львів, 2003), XLVI З’їзді PTCh і SITPCh (Люблін, 2003), ІІІ з’їзді фтизіатрів та пульмологів України (2003), ХІХ науковому з’їзді Польського Фармацевтичного Товариства (Вроцлав, 2004), конференції „Актуальні питання контролю за особливо небезпечними та керованими інфекціями в Україні” (Львів, 2004), засіданні кафедри фармацевтичної, органічної та біоорганічної хімії львівського національного медичного університету імені Данила Галицького (Львів, 2005).
Публікації. За результатами дисертації опубліковано 13 наукових робіт, з яких 3 статті у вітчизняних наукових фахових виданнях, 10 робіт у журналах, матеріалах і тезах конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, шести розділів, загальних висновків, списку літератури та двох додатків (2 с.). Загальний обсяг дисертації 228 сторінок. Робота ілюстрована 29 таблицями (42 с.) і 94 рисунками (42 с.) Перелік використаної літератури включає 271 джерело.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
1. Синтез, деякі перетворення та властивості 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-ону, 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-тіону та 4-ізонікотиноїлгідразон-3-метилтіазолідин-2-тіону
З метою пошуку нових туберкулостатиків були синтезовані нові похідні тіазолідину, які містять фармакофори, характерні для протитуберкульозних препаратів, або фрагменти їх молекул, зокрема гідразид ізонікотинової кислоти, у положенні 4. Реакція ізоніазиду з ізороданіном описана Комарицею Й.Д. та Гришуком А.П. (1968). Синтез проводять шляхом нагрівання в середовищі метанолу (вихід 50%). Аналогічно були добуті 4-ізонікотиноїлгідразонпохідні тіороданіну та 3-метилтіороданіну.
Схема 1
Будова синтезованих сполук підтверджена даними елементного аналізу, УФ-, ІЧ-, та ПМР-спектрами, а чистота та індивідуальність – методом газорідинної хроматографії.
В ІЧ-спектрах досліджуваних сполук спостерігаються характеристичні смуги вбирання при 3410-3444 см -1 (νs NH), та 3147-3300 см-1 (νas NH), для сполуки 2.1 присутнє значне пониження частот вбирання, пов’язане з сильним ВМЗ (ν NH при 3193 см -1), 3034-3111 см-1 (ν СH), 1640-1693 см -1 (ν СО), 1209-1527 см -1 (ν С=N), 1409-1419 см -1 (ν С-N), 689-734 см-1 (ν С-S), 1048-1059 см -1 (ν піридинового кільця), 961-1008 см -1, 845-881 см-1, 775- 781 см -1 (δ піридинового кільця), 1327-1384 см -1 (δ СН), 644-676 см -1 (ν С-S-C), 1520 см -1 (ν С=С), 510-514 см -1 (ν С=S для сполук 2.2 та 2.3).
В УФ-спектрах синтезованих сполук спостерігаються чотири максимуми вбирання. Перший максимум при λ=201-203 нм високоінтенсивний, що пов’язано з р-π* переносом електронів в амідному хромофорі, на який можливо накладається локальне π-π* збудження карбонільної групи. Другий максимум при λ=259-288 нм відповідає р-π* переносу електронів у хромофорі для сполуки 2.1 та у хромофорах для сполук 2.2 і 2.3. Третій і четвертий максимуми при 292-313 і 354-358 нм є результатом утворення довгих ланцюгів спряження, включених у загальну структуру, причому для сполуки 2.3 максимуми гіпсохромно зміщені, що спричинюється електронодонорним ефектом метильної групи в положенні 3, а, отже, утрудненням переносу електронів у хромофорах.
У ПМР-спектрах синтезованих сполук присутні сигнали всіх протонів з відповідною мультиплетністю. Так, метиленова група в положенні 5 проявляється двохпротонним синглетом при 4,36 м.ч. Піридиновий фрагмент характерний двома дублетами при 7,74 та 7,79 м.ч. та дублетом при 8,72 м.ч. (J=5,9 Гц). Утворення двох дублетів, що еквівалентні протонам при атомах азоту гідразонового фрагменту, на нашу думку, пояснюється гідразоно-гідразинною таутомерією ізонікотиноїлгідразонового фрагменту в положенні 4 тіазолідинового циклу (2.1 та 2.2). Протони NH характерні синглетом при 11,54 м.ч. з дещо заниженою інтегральною кривою за рахунок дейтерообміну протонів з розчинником.
Синтезовані 4-ізонікотиноїлгідразонпохідні тіазолідин-2-ону та тіазолідин-2-тіонів є метиленактивними гетероциклами і утворюють 5-ариліденпохідні в умовах реакції Кньовенагеля. Цікаво відмітити, що при проведенні даної реакції в середовищі метанолу в присутності каталітичних кількостей 2-аміноетанолу вихід відповідних ариліденпохідних значно вищий (40-90%), ніж при проведенні цієї реакції в льодяній ацетатній кислоті в присутності безводного ацетату натрію (17-28%).
Схема 2
ІЧ-спектри синтезованих сполук характеризуються смугами вбирання, характерними для вихідних речовин, а також при 3742 і 3148 см-1 (ν ОН для сполук 2.8 і 2.14), 1736 і 1741 см-1 (νs і νаs R-NO2 для 2.39).
Для синтезованих сполук в УФ-спектрах характерно п’ять, а часом шість смуг вбирання при 201-214 нм, 252-278 нм, 306-329 нм, 338-356 нм, 358-394 нм та 466-594 нм відповідно. П’ятий, а у деяких сполук і шостий максимуми виникають внаслідок утворення довгих ланцюгів кон’югації за рахунок введення в молекулу тіазолідинового циклу складних замісників у положення 4 і 5. У сполуки 2.26 такий максимум батохромно зсунутий аж до 594 нм.
Враховуючи, що в процесі синтезу і очистки сполук використовувались метиловий та ізоаміловий спирти, діетиловий ефір, ми визначали наявність та кількісний вміст залишкових органічних розчинників методом газорідинної хроматографії. Слід відмітити, що проаналізовані речовини по вмісту органічних розчинників не вимагають додаткових заходів по очищенню.
У зв’язку з підвищеною рухливістю атомів водню в 5 положенні похідні тіазолідину легко вступають в реакцію азосполучення з солями діазонію, утворюючи 5-арилазопохідні. Крім того, введення в молекулу тіазолідину арилазогрупи приводить до появи сильної антимікробної активності у відповідних арилазопохідних тіазолідину. Реакцію азосполучення 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-ону з солями діазонію проводили при охолодженні в оцтовокислому середовищі в присутності безводного ацетату натрію.
Схема 3
В якості діазотованих амінів були використані 4-амінобензоатна кислота, стрептоцид, етазол, сульфадимезин, норсульфазол, 3-амінобензоатна кислота, 5-аміносаліцилатна кислота, 4-нітроанілін, 4-метоксианілін та анілін.
Будова органічних сполук підтверджена даними елементного аналізу, УФ- та ІЧ-спектрами. В ІЧ-спектрах 5-арилазо-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-онів з’являються смуги вбирання при 1142-1154 см -1 (νs R-SО2) та 1301-1328 см -1 (νаs R-SО2). В УФ-спектрах характерно п’ять, а для деяких сполук шість смуг вбирання при 201-207 нм, 256-278 нм, 326 нм, 345-349 нм, 367-376 нм та 426 нм відповідно.
2. Синтез 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-ону та його 5-іліденпохідних і вивчення їх властивостей
Продовжуючи дослідження в напрямку синтезу нових сполук з туберкулостатичною активністю, ми намітили отримати похідні тіазолідину, що містять по другому положенню залишок ізоніазиду. Шляхом нагрівання в середовищі метанолу ізоніазиду та алілізотіоціанату був добутий 4-аліл-1-ізонікотиноїлтіосемікарбазид.
Схема 4
ІЧ-спектри сполуки 3.1 характеризуються коливаннями при 3267 см -1 (νаs NH), 3080 см-1 (ν СН), 1679 см -1 (ν СО), 1230 см -1 (ν С=N), 1434 см -1 (ν С-N), 1065 см -1 (ν піридинового кільця при), 927 см -1 (δ піридинового кільця), 1314 см -1 (δ СН), 1531 см -1 (ν С=С) та 521 см -1 (ν С=S).
Відомі різноманітні і навіть суперечливі дані про взаємодію α-галогенкарбонових кислот з тіосемікарбазидами. Причому іноді за близьких або ідентичних умов одержаним продуктам реакції приписуються різні структури. Для з’ясування цього питання нами проведено ряд досліджень реакції взаємодії 4-аліл-1-ізонікотиноїлтіосемікарбазиду з монохлороцтовою кислотою в середовищі спиртів (етанолу, пропанолу-1, бутанолу-1). В усіх випадках нами був одержаний 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-он, що підтверджено УФ-, ІЧ-спектрами та даними елементного аналізу:
Схема 5
В УФ-спектрі для синтезованої сполуки характерні три максимуми вбирання при 201 нм (високоінтенсивний), 250 нм (широкий горб) та 350 нм (низькоінтенсивний). Перший максимум пов’язаний з р-π* переносом електронів у амідному хромофорі, на який накладається локальне π-π* збудження карбонільної групи. Другий максимум, досить широкий, свідчить про явне накладання переносу електронів в існуючих хромофорах. Третій максимум з’являється як результат переносу електронів у найдовшому
хромофорі при практично нейтральному впливі замісника в положенні 3.
В ІЧ-спектрі спостерігаються коливання при 3266 см -1 (νаs NH), 3083 см-1 (ν СН), 1710 см -1 (ν С=О), 1436 см -1 (ν С-N), 753 см -1(ν С-S), 1078 см -1 і 907 см -1 (ν і δ піридинового кільця відповідно), 1329 см -1 (δ СН), 642 см -1 (ν С-S-С), 1531 см -1 (ν С=С).
Реакцію одержання 5-ариліденпохідних 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-ону проводили в середовищі льодяної оцтової кислоти або етанолу в присутності безводного ацетату натрію, а також в середовищі метанолу в присутності каталітичних кількостей 2-аміноетанолу. Крім того, сполуки 3.3-3.17 були синтезовані шляхом гетероциклізації 3.1 з монохлороцтовою кислотою чи її етиловим естром у присутності карбонільної сполуки (схема 6). Синтез здійснювали нагріванням в метанолі в присутності безводного ацетату натрію У всіх випадках були одержані ідентичні за температурами топлення, УФ-. ІЧ-спектрами та розчинністю речовини.
Схема 6
Ar= 4-NO2-C6H4, 4-Me2N-C6H4, 3-NO2-C6H4, 2-OH-5-NO2-C6H3, 2-OH-C6H4, 9-антраніліден, 3,4-(OMe)2-C6H3, Ph, 2-OH-5-Br-C6H3, iзатиніліден, 9-флуореніліден, 4-OMe-C6H4, 3-OMe-4-OH-C6H3, 2-NO2-C6H4, 5-Br-iзатиніліден.
УФ-спектри сполук 3.3-3.17 характерні чотирма максимумами при 201-228 нм, 242-275 нм, 336-347 нм, 353-382 нм, а в ІЧ-спектрах - присутні всі характеристичні смуги вбирання.
3. Синтез, деякі перетворення та властивості 3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-ону та похідних конденсованих 5-арилідентіазолотріазолів
Для одержання 3-ізонікотиноїламінозаміщених 2-тіоксотіазолідин-4-онів (роданінів) використано модифікований метод Гольмберга (Роман О.М., 2003), що полягав у взаємодії тіокарбоніл-біс-тіогліколевої кислоти з ізоніазидом у спиртовому середовищі:
Схема 7
Конденсацію сполуки 4.1 з карбонільними сполуками за методом проф. М.М. Туркевича та О.В. Владзімірської синтезовано ряд 5-ариліденпохідних:
Схема 8
R= 4-Cl-C6H4, 4-Br-C6H4, 4-OMe-C6H4, Ph-СН=СН, 9-антраніліден, 2-(2’-Сl-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, 2-(3’-Сl-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, 2-(4’-Сl-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, 2-(2’-Me-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, 2-(3’-Me-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, 2-(4’-Me-C6H4-CH2-O)-5-NO2-C6H3, iзатиніліден, 5-Br-iзатиніліден, 5-Me-iзатиніліден, 9-флуореніліден, 3-індоліл.
Структура ключових синтезованих сполук підтверджена методом спектроскопії ПМР. Так, спектри 3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів характерні двома дублетами піридинового кільця при ~7,8 та ~8,8 м.ч. з константою спін-спінової взаємодії J = 4,8-5,7 Гц, що відповідає даним літератури. Амідний протон проявляється в ділянці слабого магнітного поля (~12,0 м.ч.). Для сполуки 4.1 в спектрі ПМР спостерігається двохпротонний синглет метиленової групи при 4,52 м.ч. Сполука 4.7 характерна субспектром ариліденового фрагменту з відповідною картиною ароматичного радикалу та синглету метиліденової групи при 8,04 м.ч., що свідчить про Z-конфігурацію 5-ариліденпохідного.
ІЧ-спектри 3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів характеризується рядом смуг вбирання при 3423-3490 см -1 (νs NH) та 3147-3260 см -1 (νas NH), 2922-3203 см -1 (ν СН), 1681-1704 см -1 (ν С=О), 1239-1256 см -1 (ν С=N), 1410-1448 см –1 (ν С-N), 701-728 см -1 (ν С-S), 1023-1073 см –1 (ν піридинового кільця), 1004-1045 см –1, 900-912 см –1, 770-786 см –1 (δ піридинового кільця відповідно), 1345-1365 см –1 (δ СН), 640-679 см –1 (ν С-S-С), 1509-1558 см –1 (ν С=С), 512-554 см –1 (ν С=S). Для сполуки 4.7 виявляються валентні коливання R-N=O при 1743 см –1, а для сполуки 4.14 при 569 см –1 валентні коливання С-Br.
Продовжуючи пошук нових туберкулостатиків, ми поставили собі за мету добути конденсовані похідні тіазолідину на основі ізоніазиду. З цією метою одержано 1-ізонікотиноїлтіосемікарбазид 4.18 шляхом нагрівання ізоніазиду та роданіду калію або амонію в середовищі концентрованої хлоридної кислоти та води (вихід 66%). Сполука 4.18 при нагріванні в розчині КОН гетероциклізує у відповідний тріазол 4.19 (вихід 78%):
Схема 9
5-Ариліденпохідні тіазолотріазолів отримували шляхом нагрівання 3-піридин-4’-іл-1,2,4-тріазол-5-тіолу, відповідної карбонільної сполуки та монохлороцтової кислоти в середовищі оцтової кислоти та оцтового ангідриду в присутності безводного ацетату натрію:
Схема 10
Ar=4-OMe-C6H4, Ph-СН=СН, 3-NO2-C6H4, 4-Cl-C6H4, 2-(2’-Сl-C6H4)-CH2O-5-NO2-C6H3, Ph, 3,4-(ОMe)2-C6H3, 3-ОMe-4-AcО-C6H3, 4-Br-C6H4, 4-AcO-C6H4, 3-ОMe-4-OCH2COOH-C6H3, 5-(3’-СF3-C6H4)-2-фурфуриліден, 9-флуореніліден, 9-антраніліден, iзатиніліден, 5-Br-iзатиніліден, 5-Me-iзатиніліден.
Структура ключових синтезованих сполук підтверджена методом спектроскопії ПМР.
Для арилідентіазолотріазолів піридиновий цикл характерний двома дублетами при ~8,0 та ~8,7 м.ч. Для наведених сполук, на нашу думку, також характерна Z-конфігурація іліденового фрагменту, про що свідчить сигнал метиліденого протону в ділянці 8,20-8,28 м.ч., що обгрунтовує стереоселективне проходженя реакції Кньовенагеля.
В хромато-мас-спектрі 4.31 присутній сигнал молекулярного іону (М+1): m/z 440.
ІЧ-спектри тіазолотріазолів характерні смугами вбирання при 3039 см -1 (ν СH), 1731-1739 см -1 (ν СО), 1274-1286 см -1 (ν С=N), 1413-1420 см –1 (ν С-N), 720-726 см -1 (ν С-S), 1073-1099 см –1 (ν піридинового кільця), 1016 см –1, 901-978 см –1, 745-749 см –1 (δ піридинового кільця), 1353-1362 см –1 (δ СН), 660-663 см –1 (ν С-S-С), 1514-1585 см –1 (ν С=С).
4. Біологічна активність синтезованих сполук
Вивчення протитуберкульозної активності проводилось на кафедрі фтизіатрії та пульмонології ЛНМУ імені Данила Галицького. Туберкулостатичну активність синтезованих сполук вивчали на мікобактеріях туберкульозу штаму Н37Rv. Досліди проводили у пробірках з зависсю відповідної культури методом серійних розведень на твердому середовищі Левенштейна-Єнсена (еталонний лікарський засіб - ізоніазид). Результати дослідження оцінювали у випадку, коли в контрольних пробірках був ріст колоній мікобактерій туберкульозу, а також через 30, 60 та 90 днів. Туберкулостатичною вважали найменшу концентрацію сполуки, при якій немає росту мікобактерій туберкульозу. Для уникнення випадковості одержаних результатів дослідження туберкулостатичної активності всіх речовин повторювали тричі.
Таблиця 1
Туберкулостатична активність синтезованих сполук відносно мікобактерій туберкульозу штаму Н37Rv (12-15-тий, 30-ий, 60-ий та 90-ий дні від дати проведення посівів)
Закінчення табл. 1
НА – ріст колоній у всіх пробірках
Як видно з таблиці 1 на 12-15 день туберкулостатичну активність проявили 35 сполук, на 30-ий – 27 сполук, на 60 – 18 і на 90-ий день від дати проведення посівів – лише 16 синтезованих сполук. Усі досліджувані речовини поступаються в активності ізоніазиду.
На 12-15-ий день найактивнішим був 3-ізонікотиноїламіно-5-(9-антраніліден)-2-тіоксотіазолідин-4-он (4.6) при мінімальній туберкулостатичній концентрації в 2 рази більшій від ізоніазиду. На 30-ий день активність 4.6 значно знижується, а на 60-ий та 90-ий дні стає мінімальною. Високу туберкулостатичну активність проявив 3-ізонікотиноїламіно-5-[2’-(2”-хлорбензокси)-5’-нітробензиліден]-2-тіоксотіазолідин-4-он (4.7), який на 30-ий день взагалі виявився найактивнішим (порівняно з ізоніазидом – у 2 рази слабша дія), проте на 60-ий і 90-ий дні спостерігається ріст колоній у всіх пробірках. Для 5-(4’-диметиламінобензиліден)-4-ізонікотиноїлгідразон-тіазолідин-2-ону (2.10) та 3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів (4.1, 4.14 і 4.16) на 12-15 день мінімальна туберкулостатична концентрація становила 5 мкг/мл. На 60-ий і 90-ий день сполуки 4.14 і 4.16 все ще проявляють невисоку туберкулостатичну активність, а для 4.1 відзначено ріст колоній у всіх пробірках. Очевидно, що введення 5-бромізатиніліденового та 9-флуореніліденового залишків збільшує антитуберкульозну активність. Синтезовані 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-они та 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-тіони (2.3, 2.6, 2.7, 2.9, 2.13, 2.17, 2.24, 2.28) і 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-они (3.2, 3.4) досить активні відносно мікобактерій туберкульозу штаму Н37Rv (10мкг/мл), при чому на 30-ий день спостерігається збереження дії для 3.2 і 3.4 (20 мкг/мл), а на 60-ий і 90-ий дні зникає туберкулостатична активність у сполук 2.3, 2.28. на 90-ий день – у 2.7. Зі всіх сполук на 90-ий день помірна активність відносно мікобактерій туберкульозу залишається у сполук 2.1, 2.6, 2.9-2.11, 2.13, 2.17, 2.24, 3.2-3.4, 3.7-3.14, 4.4, 4.14 та 4.16. 5-Арилазо-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-они та 5-ілідентіазолотріазоли взагалі не проявляли туберкулостатичної активності.
Структура перспективних протитуберкульозних агентів
Таким чином, природа іліденового фрагменту 5-іліден-3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів має вплив на динаміку і силу туберкулостатичного ефекту, причому серед фармакофорних радикалів домінує 9-антраніліденовий фрагмент, а в групі 4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідинів та 3-аліл-2-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-4-онів ускладнення структури іліденовим фрагментом є небажаним, за винятком 4-диметиламінобензиліденового радикалу.
З метою пошуку ефективних протимікробних та протигрибкових засобів проведено скринінгове дослідження сполук (доц. Р.В. Куцик, Івано-Франківська медична академія) методом дифузії в агар на клінічних ізолятах, які характерні поліантибіотикорезистентністю. Результати дослідження (табл. 2) вказують, що сполука 2.45 активна відносно St. аureus, St. warneri, St. сohnii, St. hominis, проте активність нижча, ніж у хлоргексидину і бетадіну. По відношенню до ентеробактерій, синьогнійної палички і дріжджеподібного грибка дана сполука, як і 2.46 та 2.48 неактивна. Слід відмітити відсутність протимікробної активності у сполук 2.46 і 2.47 відносно St. аureus, St. haemoliticus, St. epidermidis, St. hominis, проте вони досить активні (на рівні бетадіну) по відношенню до St. cohnii, а сполука 2.46 до St. warneri, 2.47 – до Kl. оzenae. Сполука 2.48 активна тільки до помірно резистентного St. аureus і St. cohnii, а сполука 2.49 тільки до помірно резистентного St. аureus і Enterobacter aerogenes. 2-Піридин-4’-іл-5-[2”-(2’”-хлорбензоки)-5”-нітробензиліден]-тріазоло[3,2-b][1,2,4]-тіазол-6-он (4.24) володіє помірною протимікробною активністю по відношенню до St. epidermidis (слабша від хлоргекседину та сильніша від бетадіну) та значною активністю до Pseudomonas aeruginosa (перевищує еталонні засоби). Відносно Candida albicans сполука 4.24 характерна помірною активністю, яка проте дещо слабша за 2.50.
Таблиця 2
Протимікробна та протигрибкова активність синтезованих сполук
В результаті скринінгових досліджень вдалось виділити високоактивну сполуку - 5-(3’-карбоксифенілазо)-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-он (2.50), для якої діаметр зон пригнічення росту стафілококів переважав або був на рівні еталонів. Аналогічна активність спостерігалась по відношенню до ентеробактерій, синьогнійної палички та дріжджеподібного грибка. Таким чином, сполука 2.50 проявляє різнопланову антимікробну та протигрибкову активність і є перспективним об’єктом для поглиблених досліджень.
У результаті дослідження антиексудативної активності синтезованих сполук (наук. співр. І.О. Нєктєгаєв, ЛНМУ імені Данила Галицького) на основі формалінової моделі запального набряку лапи білих щурів (еталон - вольтарен) встановлено, що деякі речовини проявляють високу протизапальну активність. Так, 5-(4’-сульфамоїфенілазо)-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-он (2.46) перевищує ефект вольтарену на 2,5%, а 5-{4’-[N-(5”-етил-1”,3”,4”-тіадіазоліл-2)-сульфамоїл]фенілазо}-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-он (2.47) демонструє практично еквівалентну дію до еталону. Отже, 5-арилазо-4-ізонікотиноїлгідразонтіазолідин-2-они є перспективними сполуками для поповнення арсеналу сучасних нестероїдних протизапальних засобів.
Структура перспективних протимікробних, протигрибкових та протизапальних агентів
Дослідження протипухлинної активності синтезованих сполук здійснювали у співпраці з Національним Інститутом Раку США (National Сancer Institute, Bethesda, Maryland, USA) у рамках договору між ЛНМУ ім. Данила Галицького та вказаною установою від 05.09.2003р. Прескринінг протипухлинної активності сполук вивчався на 3 лініях ракових клітин людини (NCI-H460 – рак легень, MCF7 – рак молочної залози, SF-268 – рак ЦНС), діючи на них однією дозою препарату (10-4 М) та проведенням досліду за методом флуорисцентного зафарбовування. В результаті проведеного скринінгу встановлено, що речовини проявляють помірну протипухлинну активність. Серед тестованих 5-іліден-3-ізонікотиноїламіно-2-тіоксотіазолідин-4-онів (4.15, 4.17) максимальний протимітотичний ефект спостерігався по відношенню лінії раку легень. В групі ілідентіазолотріазолів найактивнішим є 2-піридин-4’-іл-5-(3”-метокси-4”-ацетатбензиліден)-тріазоло[3,2-b][1,2,4]-тіазол-6-он (4.27), причому реалізацію ефекту можна пов’язати з наявністю метокси та ацетатної групи в положеннях 3,4 фенільного радикалу. Відсутність метоксигрупи (4.29) чи заміна ацетатної групи на карбоксиметоксильну (4.30) приводить до скачкоподібного збільшення мітотичної активності та реалізації стимулюючого впливу на ріст ракових клітин, особливо лінії раку молочної залози. Селективна цитотоксичність 4.17 та 4.27 на лінію раку легень NCI-H460 є аргументом для поглиблених досліджень протиракового потенціалу піридинзаміщених 4-тіазолідонів.
Структура перспективних протипухлинних агентів
Синтезовані сполуки за класифікацією Сидорова К.О. відносяться до групи малотоксичних або практично нетоксичних сполук, що на фоні різноманітної специфічної активності є підставою на користь їх використання як каркасів для спрямованого синтезу потенційних лікарських засобів та поглибленого фармакологічного вивчення.
| 
