Синтез нових засобів боротьби з мікобактеріозами на основі гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СИНТЕЗ НОВИХ ЗАСОБІВ БОРОТЬБИ З МІКОБАКТЕРІОЗАМИ НА ОСНОВІ ГІДРАЗИДІВ 1-R-4-ГІДРОКСИ-2-ОКСО-1,2-ДИГІДРОХІНОЛІН- 3-КАРБОНОВИХ КИСЛОТ

15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

Лю Янян

ХАРКІВ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фармацевтичної хімії Національного фармацевтичного університету, Міністерство охорони здоров'я України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Українець Ігор Васильович Національний фармацевтичний університет, професор кафедри фармацевтичної хімії.

Офіційні опоненти: доктор фармацевтичних наук, професор Петюнін Геннадій Павлович Харківська медична академія післядипломної освіти, завідувач кафедри клінічної біохімії та судово-медичної токсикології;

кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Яременко Федір Георгійович ДУ "Інститут проблем ендокринної патології ім. В.Я. Данилевського АМН України", завідувач лабораторією синтезу гормоноподібних сполук.

Захист відбудеться «____» _____________2010 року о ____ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.605.01 при Національному фармацевтичному університеті за адресою: 61002, м. Харків, вул. Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного фармацевтичного університету (61168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий «____»________ 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, професор МАЛОШТАН Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

синтез піридинілметиленгідразид карбоновий антимікобактеріальний

Актуальність теми. Туберкульоз вважається однією з найбільш небезпечних інфекцій. За останні 20 років він перетворився в серйозну загрозу для здоров'я людей всього світу. З появою хворих, що не піддаються лікуванню протитуберкульозними препаратами, ситуація ще більше загострилась. Враховуючи здатність мікобактерій швидко пристосовуватися до зовнішніх умов, причиною такого стану закономірно вважали масове розповсюдження їх лікарсько-резистентних форм. Однак при більш ретельному аналізі виявилось, що зросла захворюваність не тільки на туберкульоз, але й на атипові чи нетуберкульозні мікобактеріози, які до того ж важко розрізнити. Групу збудників цих хвороб складають умовно-патогенні мікобактерії понад 40 видів, з яких найбільше значення мають представники комплексу Mycobacterium avium. Як правило, атипові мікобактерії стійкі до протитуберкульозних препаратів, а лікування викликаних ними захворювань менш ефективне, ніж туберкульозу. Сьогодні вже розроблені методи діагностики, які дозволяють швидко і точно виявляти усі види мікобактерій. Однак наступний етап - лікування - потребує досить пильної уваги, оскільки вже зараз через відсутність ефективних ліків вирішувати проблему стає все важче. Виходячи з цього, пошук нових засобів боротьби з мікобактеріальними інфекціями складає одну з найбільш актуальних задач сучасної фармації. При цьому цілком очевидно, що в ідеалі такі ліки повинні активно протистояти одночасно збудникам як туберкульозних, так і нетуберкульозних мікобактеріозів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом науково-дослідних робіт Національного фармацевтичного університету з проблеми МОЗ України “Хімічний синтез та аналіз нових біологічно активних речовин, створення лікарських засобів синтетичного походження” 0103U000475).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є пошук нових біологічно активних речовин з широким спектром антимікобактеріальної дії в ряду похідних гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот.

Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі задачі:

- використовуючи доступні реагенти, розробити препаративні методики і здійснити синтез ?-N-ацил- і алкіліденгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, а також 3-ацилзаміщених 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолінів і продуктів їх реакцій з N-нуклеофілами;

- довести будову, вивчити фізико-хімічні та біологічні властивості синтезованих речовин.

Об'єкт дослідження - синтез похідних гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот.

Предмет дослідження - ?-N-ацил- , алкіліден- та гетарилалкіліденгідра-зиди 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, тіосемі-карбазони 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбальдегідів і 3-ариламінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діони з потенційною антимікобакте-ріальною активністю.

Методи дослідження - органічний синтез, спектральні методи аналізу (спектроскопія ЯМР 1Н та 13С, включаючи моно- і гетероядерні кореляційні методики, мас-спектрометрія), рентгеноструктурний аналіз, вивчення біологічних властивостей з використанням стандартних методик.

Наукова новизна одержаних результатів. Реакцією гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот з карбонільними сполуками синтезована велика група відповідних ацил-, алкіліден- та піридинілметиленгідра-зидів. Проведено порівняльний аналіз альтернативних шляхів синтезу ?-N-ацилгід-разидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, який дозволяє в кожному конкретному випадку обирати найбільш придатний з них залежно від доступності використовуваних реагентів. Вперше вивчена можливість використання різних дегідратуючих агентів для перетворення ?-N-ацилгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот в 4-гідрокси-3-(5-арил-1,3,4-оксадіазол-2-іл)-2-оксо-1-R-1,2-дигідрохіноліни. При цьому знайдено, що в потрібному напрям-ку перебіг реакції забезпечує тільки хлористий тіоніл, тоді як п'ятиокис фосфору чи поліфосфорна кислота призводять до розкладання вихідних діацилгідразинів.

Розроблено простий метод одержання 3-ацетил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідро-хіноліну, який став основою для цілеспрямованого синтезу важкорозчинних в орга-нічних розчинниках і нерозчинних у воді [1-(4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-іл)-етиліден]гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кис-лот. Розглянуто два варіанти синтезу ?-N-тозилгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот. Вперше показано, що при взаємодії 1-аліл-4-гідрокси-2-оксо-3-етоксікарбоніл-1,2-дигідрохіноліну з п-толуолсульфонілгідразидом можливе відновлення алільного фрагменту до пропільного.

Запропоновано ефективний спосіб одержання 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбальдегідів, конденсація яких з тіосемікарбазидом та анілінами приводить відповідно до тіосемікарбазонів чи 3-арил-амінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діонів.

Вперше вивчена поведінка 1-алілзаміщених 3-ариламінометилен-хінолін-2,4-(1Н,3Н)-діонів в умовах бромування молекулярним бромом у льодяній оцтовій кислоті. При цьому експериментально доведено, що реакція перебігає як галоген-циклізація, її проміжними продуктами є 4-арилімінометил-2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-а]хіноліній броміди, які в присутності води гідролізуються до 2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-a]хінолін-4-карбальдегіду.

За допомогою рентгеноструктурного аналізу, мас-спектрометрії та кореляційної спектроскопії ЯМР вперше вивчені особливості просторової будови синтезованих сполук в кристалічному стані та в розчині.

Вивчено вплив 124 нових речовин на життєдіяльність туберкульозної палички та атипових мікобактерій. За результатами проведеного мікробіо-логічного скринінгу виявлені низькотоксичні речовини з широким спектром антимікобактеріальної дії.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені препаративні методи одержання та здійснено синтез великої групи нових біологічно активних речовин: ?-N-ацил- , алкіліден- і гетарилалкіліденгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, 3-ацетил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіноліну, 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карб-альдегідів та продуктів їх реакцій з різними N-нуклеофілами з потенційними антимікобактеріальними властивостями.

Виявлені важливі структурно-біологічні закономірності, які представляють інтерес для подальшого цілеспрямованого синтезу сполук, здатних активно пригнічувати ріст типових і атипових мікобактерій.

Як антимікобактеріальний засіб широкого спектра дії для поглибленого фармакологічного вивчення рекомендовано піридин-4-ілметиленгідразид 1-гептил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонової кислоти.

Результати проведених досліджень впроваджено в наукову та нав-чально-методичну роботу кафедр фармацевтичного та хімічного профілю Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова, Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгіївського, Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського, Запорізького державного медичного університету та Інституту хімічних технологій Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля.

Особистий внесок здобувача: Аналіз і систематизація літературних даних, а також основний об'єм синтетичних експериментальних досліджень виконані особисто автором. Постановка задач, обговорення одержаних результатів, формулювання основних положень і висновків здійснені за участю наукового керівника. Рентгеноструктурний аналіз і спектроскопія ЯМР проведені у співробітництві з С.В. Шишкіною (НТК ”Інститут монокриста-лів” НАН України, Харків, Україна) та О.В. Туровим (Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка, Київ, Україна) відповідно, за що автор висловлює їм щиру подяку. Співавторами наукових публікацій є науковий керівник та співробітники, разом з якими проводились синтетичні і аналітичні дослідження описаних у роботі сполук.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи доповідався на XXI-ій Українській конференції з органічної хімії (Чернігів, 2007); Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю “Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів” (Львів, 2008); VI Всеукраїнській конференції молодих вчених, студентів та аспірантів з актуальних питань хімії (Харків, 2008); Всеукраїнській науковій конференції студентів та молодих вчених “Актуальні питання створення нових лікарських засобів” (Харків, 2009); Українській науково-практичній конференції, присвяченій пам'яті доктора хімічних наук, професора П.О. Петюніна (до 95-річчя з дня народження, Харків, 2009); International conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles” (Kharkоv, 2009).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані в 7 статтях і 6 тезах доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літературних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертації складає 165 сторінок. Робота ілюстрована 17 схемами, 19 рисунками і 27 таблицями. Перелік використаних літературних джерел містить 235 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У розділі 1 “Антимікобактеріальні засоби, що виявляють активність відносно комплексу Mycobacterium avium ” проведено аналіз та узагальнені дані літератури щодо відомих на сьогодні засобів боротьби з атиповими мікобактеріями. Показано, що, незважаючи на досить широкий арсенал хіміопрепаратів цієї групи, їх лікувальна ефективність далеко не завжди є задовільною, тому пошук нових засобів боротьби з мікобактеріальними інфекціями є одним з важливих завдань сучасної фармації.

1. Синтез, фізико-хімічні та біологічні властивості ?-N-ацилгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот (Розділ 2)

Дослідження, проведені раніше на кафедрі фармацевтичної хімії Національного фармацевтичного університету, відкрили перспективу створення антимікобактеріальних засобів широкого спектру дії на основі гетариламідів і, особливо, бензиліденгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот. Саме ці сполуки було обрано як базові для різноманітних хімічних модифікацій.

Як перший крок нами одержані, а потім піддані мікробіологічному скринінгу ?-N-ацилгідразиди 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот 1-4, які формально є похідними вище означених бензиліденгідразидів (Схема 1).

Схема 1

1-4: a R' = H; b R' = 2-F; c R' = 2-Cl; d R' = 3-Cl; e R' = 2-Br; f R' = 4-Br; g R' = 2,4-Cl2; h R' = 2-NO2; i R' = 3-NO2; j R' = 4-NO2; k R' = 3,5-(NO2)2; l R' = 3-Me; m R' = 4-Me 5-6: a R = H; b R = Me; c R = Et; d R = Pr

Синтез об'єктів дослідження здійснено двома методами: гідразинолізом етилових естерів хінолін-3-карбонових кислот 5 з наступним ацилюванням проміжних гідразидів 6 (Метод А), або ж безпосередньо реакцією естерів 5 з попередньо одержаними бензоїлгідразинами (Метод Б). Обидва способи досить прості у виконанні, легко відтворюються і дають хороші виходи цільових 1,2-діацилгідразинів 1-4. На перший погляд, метод Б виглядає краще, оскільки дозволяє формувати кінцеві продукти в одну стадію. Разом з тим, і в методі А кожна з реакцій відрізняється високою ефективністю. Тому насправді основним критерієм при виборі того чи іншого способу одержання 1,2-діацилгідразинів 1-4 в кожному конкретному випадку служить доступність відповідних реагентів: при наявності готових гідразидів ароматичних карбонових кислот використовують метод Б, при їх відсутності - лінійну синтетичну схему А.

Відомо, що одним з найбільш зручних способів одержання 2,5-дизамі-щених 1,3,4-оксадіазолів є внутрішньомолекулярна циклізація 1,2-діацил-гідразинів. Замикання оксадіазольного циклу можна здійснити термічно, або ж під впливом кислотних каталізаторів. На жаль застосування P2O5 у безводному ССl4, а також поліфосфорної кислоти (ПФК) себе не виправдало. Як виявилося, при взаємодії з цими реагентами 1,2-діацилгідразини 1-4 надто легко розкладаються до 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолінів 8 (Схема 2). А ось в SOCl2 4-гідрокси-3-(1,3,4-оксадіазол-2-іл)-2-оксо-1,2-дигідрохінолін 7 утворюється без всяких ускладнень. Високий вихід цільового продукту, простота виконання експерименту, легкість видалення надлишку цикло-дегідратуючого реагенту і його доступність дозволяють у цілому рекомендувати даний метод як препаративний.

Схема 2

8: a R = Et; b R = Pr

Мікробіологічні випробовування показали, що 1,2-діацилгідразини 1-4 протитуберкульозних властивостей не виявляють. Припускалося, що основною причиною відсутності такого ефекту є різке зниження розчинності. Спробою підтвердити чи, навпаки, спростувати це припущення став наступний фрагмент нашого дослідження.

2. 3-Ацилзаміщені 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіноліни та продукти їх реакцій з N-нуклеофілами. Синтез, будова, властивості (Розділ 3)

Для коректного вирішення поставленої задачі необхідно було дослідити речовини близькі за будовою до діацилгідразинів 1-4 і в той же час такі, що відрізняються від них за розчинністю, причому в сторону погіршення. Вирішенням такого питання може бути перехід від діацилгідразинів до ацилгідразонів, синтезованим на основі 3-ацетил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіноліну 11 (Схема 3). Цей гетероциклічний кетон зручно одержувати ацилуванням метилантранілату 9 ацетооцтовим естером з наступною внутрішньомолекулярною циклізацією проміжного 2-метоксікарбоніланіліду 10 в умовах естерної конденсації Дікмана:

Схема 3

13: a R = Me; b R = Et; c R = All; d R = Pr; e R = Bu; f R = C5H11; g R = i-C5H11; h R = C6H13

Теоретично подальший синтез [1-(4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-іл)-етиліден]гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот 13 можливий декількома шляхами. Нами вивчені два з них - найбільш очевидні та прості у виконанні. Перш за все, це одностадійна конденсація ацетилхіноліну 11 з гідразидами 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот (метод А). Однак і другий варіант, який передбачає попереднє перетворення ацетилхіноліну 11 у 3-(1-гідразоноетил)-4-гідрокси-1Н-хінолін-2-он (12) з його наступним ацилюванням естерами 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот (метод Б), також досить ефективний. Як підсумок, в синтезі ацилгідразонів 13 обидва методи виявилися приблизно рівноцінними, хоча у випадку інших похідних 4-гідрокси-хінолонів-2 не виключені специфічні обмеження.

Будова вихідного 3-ацетилхіноліну 11 доведена спектром ЯМР 1Н та рентгеноструктурним аналізом (Рис. 1). При цьому знайдено, що всі його неводневі атоми лежать в одній площині з точністю 0.02 A, чому сприяє сильний внутрішньо-молекулярний водневий зв'язок О(3)Н(3О)…О(2) (Н…О 1.41 A, ОН…О 157°). Цією ж причиною зумовлений і перерозподіл електронної густини в молекулі, який виражається у подовженні зв'язків О(2)С(10) 1.255(2) A і С(7)С(8) 1.393(2) A (середні значення 1.210 і 1.322 A) та скороченні зв'язку О(3)С(7) 1.313(2) A (середнє значення 1.333 A). У випадку ацилгідразонів 13 розчинність виявилася настільки низькою, що зареєструвати спектри ЯМР 1Н взагалі не вдалося. Тому для підтвердження їх будови використані мас-спектри. Піки молекулярних іонів спостерігаються в усіх випадках, однак їх інтенсивність досить низька і рідко перевищує 10%, що пояснюється великою молекулярною масою досліджуваних речовин. Первинна фрагментація під дією електронного удару перебігає за одним типом і, судячи з присутнього в усіх спектрах максимально інтенсивного піку з m/z 201 (Рис. 2), першим переважно розривається зв'язок NN, який у похідних гідразину зазвичай і є самим слабким.

Рис. 1. Будова молекули ацетилхіноліну 11

Рис. 2. Мас-спектрометрична поведінка з нумерацією атомів. ацилгідразонів 13

Вивчення протитуберкульозних властивостей ацилгідразонів 13 показало, що вони набагато більш активні, ніж діацилгідразини 1-4, хоча за розчинністю їм значно поступаються. З цього виходить, що відсутність активності у діацилгідразинів зумовлена не поганою розчинністю, а хімічною будовою і подальший пошук нових антиміко-бактеріальних засобів доцільно вести серед ацилгідразонів.

Саме до такого класу відносяться тіосемікарбазони, один з представників яких - тіоацетазон - давно використовується в лікуванні туберкульозу. Модифікація альдегідної частини його молекули практично необмежена. Вона й стала основою наступного фрагменту нашого дослідження, присвяченого тіосемікарбазонам хінолін-3-карбальдегідів 18. Вихідні альдегіди 17 одержані добре відомим способом - розкладанням тозилгідразидів 16 карбонатом натрію в гарячому етиленгліколі, тобто за Макфейдієном-Стівенсом:

Схема 4

14-20: a R = CH3; b R = C2H5; c R = C3H7; d R = C4H9; e R = C5H11; f R = C6H13

Гідразиноліз естерів 14 проходить практично кількісно. Гідразиди 15 далі ацилюються тозилхлоридом теж досить ефективно (метод А), що дозволяє цю синтетичну схему рекомендувати як препаративну. Синтезувати тозилгідразиди 16 можна й за одну стадію - взаємодією естерів 14 безпосередньо з п-толуолсульфоніл-гідразидом (метод Б). Однак для здійснення такої реакції необхідна температура 140-160 °С, при якій п-толуолсульфонілгідразид помітно розкладається. В результаті виходи тозилгідразидів 16 за цим методом значно нижчі.

Конденсація альдегідів 17 з тіосемікарбазидом проходить легко і дає тіосемікарбазони 18. У цих сполук відносно жорсткий подвійний зв'язок C=N, завдяки чому вони можуть існувати у вигляді двох геометричних син- і анти-ізомерів: 18-19. Рентгеноструктурне дослідження показало, що в кристалі існує виключно більш стійка син-форма 18 (Рис. 3). В розчинах таких речовин, як правило, встановлюється рівновага між ізомерами, що можна визначити за допомогою спектроскопії ЯМР. Однак в спектрах ЯМР 1Н тіосемікарбазонів 18 подвоєння сигналів не спостерігається. Більш детальні дослідження з залученням кореляційної спектроскопії дали змогу не тільки надійно віднести сигнали в спектрах ЯМР (Рис. 4), але й констатувати, що в розчині ДМСО для тіосемікарбазонів 18 реалізується не типова син-анти-ізомерія 18-19, а гідразон-єнгідразинна таутомерія 18-20.

Рис. 3. Будова молекули тіосемікарбазону



Рис. 4. Віднесення сигналів у спектрах 18с з нумерацією атомів. ЯМР 1Н та 13С тіосемікарбазону 18d

Всупереч сподіванням ні тіосемікарбазони 18, ні їх синтетичні попередники тозилгідразиди 16 виявилися нездатними гальмувати ріст мікобактерій.

Після встановлення будови актитіазикової кислоти - високоспецифічного антимікобактеріального антибіотика - інтерес до тіазолідинів не згасає. Синтезують їх трикомпонентною конденсацією альдегіду, тіогліколевої кислоти чи її естеру та первинного аміну. Як виявилося, на основі хінолін-3-карбальдегідів 17 відповідні тіазолідин-хінолони 21 не вдається одержати взагалі (Схема 5). Причиною цього є незвична будова утворених речовин. Комплексне використання спектрів ЯМР 1Н та 13С, а також спектрів гетероядерної кореляції показало, що ми маємо справу не з основами Шиффа 22, а з ізомерними їм єнамінами 23, які до того ж, існують у вигляді суміші Z- та E-ізомерів. За допомогою лантаноїдних зсуваючих реагентів вдалося визначити, що основні компоненти таких сумішей мають Е-конфігурацію (Рис. 5).

Схема 5

22-23: a R = CH3, R' = OC2H5; b R = C5H11, R' = F; c R = C5H11, R' = Cl

Рис. 5. Спектр ЯМР 1Н єнаміну 23а в CDCl3 (вгорі) і в CDCl3 з додаванням Eu(FOD)3 (внизу)

Таким чином стало зрозуміло, що єнаміни 23 просто не можуть реагувати з тіогліколатами, оскільки в їх структурі немає потрібного для цього подвійного C=N-зв'язку. Саме ця особливість послужила передумовою для залучення таких сполук до кола об'єктів досліджуваної на кафедрі фармацевтичної хімії Національного фармацевтичного університету реакції бромоциклізації орто-аліл-оксогетероциклів.

У синтезі 1-алілзаміщених єнамінів 28 використана випробувана схема: естер 24 > гідразид 25 > тозилгідразид 26 > альдегід 27 > єнаміни 28 (Схема 6). Слід зазначити, що альтернативний метод, який передбачає сплавлення 1-N-алілзаміщен-ного естеру 24 з п-толуолсульфонілгідразидом, взагалі виявився непридатним. В даному випадку схильність п-толуолсульфонілгідразиду до розкладання позначилася не тільки на виході кінцевого продукту, але й на його складі: разом з цільовим 1N-алільним похідним 26 помічено суттєве утворення і 1N-пропільного аналога 16с (за даними спектра ЯМР 1Н співвідношення ?-N-тозилгідразидів 26 і 16с в одержаній суміші складає 1:1). Цілком очевидно, що в означених умовах значна частина п-толуолсульфонілгідразиду розкладається з виділенням дііміду, який і призводить до відновлення подвійного алільного зв'язку. До речі, цей же процес відбувається і в більш м'яких умовах - у киплячому етанолі - з тією лише різницею, що естерна група при цьому взагалі не зачіпається, а відновлення N-алільного фрагменту 24 до пропільного 14с проходить на 78% при еквімолярному співвідношенні реагентів.

Схема 6

Бромування 1-алілзаміщених єнамінів 28 проходить дуже легко - буре забарвлення зникає миттєво. Цікаво, що після розведення реакційної суміші водою виділено один і той же продукт, в якому, судячи зі спектру ЯМР 1Н (Рис. 6), відсутній аніліновий фрагмент. Підтверджує такий висновок і мас-спектр, який свідчить ще й про те, що речовина містить лише один атом брому - на це вказує дублетний пік молекулярного іону з масовими числами 307/309 з однаковою інтенсивністю сигналів. Даний факт можна розцінювати як результат успішної галогенциклізації (у випадку звичайного приєднання брому до подвійного алільного зв'язку кінцевий продукт містив би два атоми брому, а сигнал молекулярного іону мав би вигляд триплету з приблизним співвідношенням інтенсивностей 0,6:1:0,45).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Спектр ЯМР 1Н (вгорі) та мас-спектр (внизу) продукту бромування 1-алілзаміщених єнамінів 28

За допомогою спектроскопії ЯМР встановлено, що досліджуваний продукт є оксазоло-хінолін-4-карбальдегідом 29. Реакційну суміш розбавляли водою вже після того, як єнаміни 28 прореагували з бромом, тобто гетероциклізація явно передує гідролізу. Довести це вдалося повторивши дослід, але вже в умовах, які б виключали гідроліз. Для цього 1-аліл-3-[(4-бромфеніламіно)-метилен]-хінолін-2,4-(1Н,3Н)-діон (28b) обробляли сухим бромом в безводній оцтовій кислоті, після чого розчинник повністю видаляли при зниженому тиску (Схема 7).

Комплексне використання спеціальних прийомів ЯМР однозначно показало, що результатом реакції тепер дійсно є тільки бромоциклізація, причому кінцевими продуктами, на відміну від вихідних, вже є не єнаміни, а основи Шиффа, тобто 4-арил-імінометил-2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-а]хіноліній броміди 31.

Схема 7

3. Синтез, особливості будови та антимікобактеріальні властивості алкіліденгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот (Розділ 4).

Високої протитуберкульозної активності єнаміни 23 і 28 не виявили, тому всі наші подальші дослідження присвячені гідразонам. Так, реакцією гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот з ацетоном і метилетилкетоном, синтезовані ізо-пропіліден- 32 та втор-бутиліден- 33 гідразиди (Схема 8).

Схема 8

32-37: a R = H; b R = Me; c R = Et; d R = All; e R = Pr; f R = Bu; g R = C5H11; h R = C6H13; i R = C7H15

У синтезі втор-бутиліденгідразидів 33 використано несиметричний метил-етилкетон, тому й не дивно, що в їх спектрах ЯМР 1Н разом з сигналами основної речовини чітко видно домішки мінорних компонентів (Рис. 7). Причина криється в можливості різної орієнтації метильної і етильної груп відносно подвійного зв'язку C=N з утворенням Z- та Е-ізомерів. І в цьому випадку кореляційна спектроскопія ЯМР, зокрема, двомірний NOESY-спектр (Рис. 8), дозволили визначити, що основні компоненти таких сумішей мають Е-конфігурацію.



Рис. 7. Спектр ЯМР 1Н втор-бутиліденгідразиду

Рис. 8. Фрагмент NOESY-спектра 33b: подвоєні сигнали NH (13.0 м.д.) і втор-бутиліденгідразиду 33b СН3 (2.0 м.д.) груп

Заміна бензальдегідів нижчими аліфатичними кетонами призвела до зменшен-ня активності. Більш вдалим прикладом хімічної модифікації бензиліденгідразидів хінолін-3-карбонових кислот стали піридинметиленгідразиди 35-37 (Схема 8). Інтерес до такої трансформації викликаний тим, що вона дозволяє відстежувати вплив відразу двох факторів: заміни бензольного кільця біоізостерним йому піридиновим ядром і положення атома нітрогену в піридиновому фрагменті.

Антимікобактеріальні властивості усіх синтезованих сполук вивчені Національним інститутом алергії та інфекційних захворювань США в рамках міжнародної програми TAACF. Перший рівень досліджень являє собою первинний мікробіологічний скринінг, під час якого усі речовини тестуються на одному штамі в одній концентрації. Слід зазначити, що зі 124 синтезованих нами сполук виражений протитуберкульозний ефект проявили лише 15 піридиніл-метиленгідразидів 35-37. Вони затримують ріст мікобактерій туберкульозу на 90-100% і переведені на другий рівень, де визначається мінімальна інгібуюча концентрація (МІК). Окрім МІК на цьому ж рівні визначають і цитотоксичність (ІС50). Її представляють як індекс селективності (SI - визначається як відношення ІС50 до МІК і повинен бути не менше 10). Як видно з представлених даних (Табл. 1), цитотоксичність усіх зразків приблизно однакова, але з урахуванням величин МІК в цілому даний тест здолали лише 4 речовини: 36h,i та 37h,i.

Третій рівень скринінгу складається з декількох етапів. На одному з них випробовується активність речовин по відношенню до мікобактерій, розміщених в макрофагах. Результати наводяться у вигляді ЕС90 - концентрація, що стримує ріст на 90%. Сполуки, у яких ЕС90 перевищує МІК більш, ніж у 16 разів (ЕC90/МІК > 16), вважаються на цій моделі неактивними. Піридинілметиленгідразиди 36h,i та 37h,i досить активно впливають на розміщені в макрофагах мікобактерії, що вигідно відрізняє їх від багатьох відомих препаратів, більшість з яких таких властивостей не проявляють:

Таблиця 1. МІК, цитотоксичність та протитуберкульозна активність піридиніл-метиленгідразидів 35-37 на моделі уражених туберкульозом макрофагів

Сполука	МІК, мкг/мл	IC50, мкг/мл	SI	ЕC90, мкг/мл	ЕC90/МІК
35i	3,13	10	3,2	-	-
36f	6,25	10	1,6	-	-
36h	0,2	10	50	2.0	10.0
36i	0,2	10	50	2.0	10.0
37b	6,25	5,4	0,9	-	-
37h	0,2	10	50	2.0	10.0
37i	0,2	10	50	2.0	10.0

Крім того, на третьому рівні проводяться випробовування активності по відношенню до комплексу Mycobacterium avium. Спочатку використовують п'ять клінічних штамів, що відрізняються рівнем сприйнятливості до антибіотиків. При позитивних результатах тестування розширюється і проводиться вже на 30 штамах, ізольованих з крові хворих СНІЛом, і додатково на штамах, резистентних до макролідів. Високі показники мають всі 4 сполуки - МІК складає 2-8 мкг/мл, а най-більш активним з них виявився 1-гептилзаміщений піридин-4-ілметиленгідразид 37i.

Таблиця 2. МІК піридинілметиленгідразидів 36-37h,i по відношенню до різних штамів Mycobacterium tuberculosis

Штам M. tuberculosis	МІК, мкг/мл
H37Rv	0,2	0,2	0,2	0,1
Erdman	0,39	0,39	0,2	0,2
Ізоніазид-R	0,39	0,39	0,39	0,2
Рифампіцин-R	0,39	0,39	0,2	0,2
Етамбутол-R	0,39	0,39	0,39	0,2
Канаміцин-R	0,39	0,39	0,39	0,2
Ципрофлоксацин-R	0,39	0,39	0,2	0,2

Здатність мікобактерій швидко пристосовуватися до зовнішніх умов добре відома. Тому третій рівень скринінгу передбачає обов'язкове підтвердження протитуберкульозної дії відібраних речовин, але вже на двох штамах. Крім того, визначається МІК на штамах, резистентних до одного з відомих препаратів - в таблиці 2 вони позначені символом R. Одержані результати свідчать про високу активність всіх відібраних сполук, причому і тут 1-N-гептильні похідні 37 дещо більш активні, ніж їх 1-N-гексильні аналоги 36.

Завершує третій рівень скринінгу визначення мінімальної бактерицидної концентрації (МБК). Для цього використовують штам Mycobacterium tuberculosis і декілька штамів, монорезистентних до окремих препаратів. В терапевтичних дозах бактерицидний ефект притаманний лише рифампіцину. Проведені експерименти показали, що МБК трьох з чотирьох відібраних піридинілметиленгідразидів - 36i, 37h,i - дорівнює МІК або перевищує її не більше, ніж у 2 рази, що дозволяє кваліфікувати їх дію як бактерицидну.

Таким чином, в результаті проведених нами досліджень виявлені речовини з високою протитуберкульозною активністю. При низькій цитотоксичності найбільш перспективні з них стримують ріст мікобактерій туберкульозу в макрофагах, діють на них бактерицидно і одночасно активно пригнічують атипові мікобактерії. За сукуп-ністю цих властивостей одну речовину - піридин-4-ілметиленгідразид 1-гептил-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонової кислоти - рекомендовано для подальшого фармакологічного вивчення як потенційний антимікобактеріальний засіб широкого спектра дії.

ВИСНОВКИ

Вперше здійснено синтез, вивчено будову, хімічні та мікробіологічні властивості великої групи похідних гідразидів 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, серед яких виявлено нові біологічно активні речовини, здатні ефективно протистояти одночасно туберкульозним і нетуберкульозним мікобактеріозам.

1. Проведено порівняльний аналіз декількох варіантів синтезу ?-N-ацилгідрази-дів 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот, а також вивчена можливість використання різних конденсуючих агентів для їх перетворення в 4-гідрокси-3-(5-арил-1,3,4-оксадіазол-2-іл)-2-оксо-1R-1,2-дигідрохіноліни.

2. Запропоновано простий спосіб одержання 3-ацетил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіноліну, на основі якого цілеспрямовано синтезовані важкорозчинні [1-(4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-іл)-етиліден]гідразиди 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот.

3. Розроблено ефективний метод синтезу 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохі-нолін-3-карбальдегідів, які легко конденсуються з тіосемікарбазидом і анілінами, утворюючи відповідно тіосемікарбазони і 1R-3-ариламінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діони.

4. Вперше показано, що бромування 1-алілзаміщених 3-ариламінометиленхіно-лін-2,4-(1Н,3Н)-діонів молекулярним бромом у льодяній оцтовій кислоті спочатку проходить як галогенциклізація в 4-арилімінометил-2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-а]хіноліній броміди, які при наступному розведенні реакційної суміші водою гідролізуються до 2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-a]хінолин-4-карбальдегіду.

5. Реакцією гідразидів 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот з нижчими діалкілкетонами та піридин-альдегідами з високими виходами і чистотою кінцевих продуктів синтезовані відповідні алкіліден- і піридиніл-метиленгідразиди.

6. Для підтвердження будови синтезованих сполук використані елементний аналіз, спектроскопія ЯМР 1Н та 13С, мас-спектрометрія, а в окремих випадках - рентгеноструктурний аналіз. У результаті виявлені особливості просторової будо-ви 3-ацетил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіноліну, тіосемікарбазонів 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбальдегідів, 3-ариламінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діонів, 4-ариліминометил-2-бромометил-5-оксо-1,2-дигідро-5Н-оксазоло[3,2-а]хі-ноліній бромідів, а також алкіліденгідразидів 1R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідро-хінолін-3-карбонових кислот.

7. Мікробіологічному скринінгу на виявлення антимікобактеріальної активності піддані 124 нові сполуки. При цьому виявлені важливі структурно-біологічні зако-номірності, а одна з речовин - піридин-4-ілметиленгідразид 1-гептил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонової кислоти - за сукупністю своїх біологічних властивостей рекомендована для поглибленого вивчення як потенційний антимікобактеріальний засіб широкого спектра дії.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 149. Synthesis, chemical transforma-tions, and biological properties of ?-N-acylhydrazides of 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-4-carboxylic acids / I.V. Ukrainets, A.A. Tkach, Liu Yangyang // Chem. Heterocycl. Comp. - 2008. - Vol. 44, No. 11. - P. 1347-1354. (Особисто дисертантом здійснено синтез досліджуваних сполук).

2. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 152. 3-Acetyl-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline and its biologically active derivatives / I.V. Ukrainets, A.A. Tkach, Liu Yangyang // Chem. Heterocycl. Comp. - 2009. - Vol. 45, No. 2. - P. 169-175. (Особисто дисертантом здійснено синтез, проведено аналіз біологічних досліджень).

3. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 165. 1-R-4-Hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carbaldehydes and their thiosemicarbazones. Synthesis, structure and biological properties / I.V. Ukrainets, Liu Yangyang, A.A. Tkach, O.V. Gorokhova, A.V. Turov // Chem. Heterocycl. Comp. - 2009. - Vol. 45, No. 6. - P. 705-714. (Особисто дисертантом здійснено синтез, проведено аналіз спектральних досліджень).

4. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 166. Synthesis, isomerism and antitubercular activity of 3-arylaminomethylene-quinoline-2,4-(1H,3H)-diones / I.V. Ukrainets, Liu Yangyang, A.A. Tkach, A.V. Turov // Chem. Heterocycl. Comp. - 2009. - Vol. 45, No. 7. - P. 802-808. (Особисто дисертантом здійснено синтез, проведено аналіз біологічних досліджень).

5. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 169. Synthesis and bromination of 1-allyl-3-(arylaminomethylene)quinoline-2,4-(1H,3H)-diones / I.V. Ukrainets, Liu Yangyang, N.L. Bereznyakova, A.V. Turov // Chem. Heterocycl. Comp. - 2009. - Vol. 45, No. 10. - P. 1235-1240. (Особисто дисертантом здійснено синтез).

6. Ukrainets I.V. 4-Hydroxy-2-quinolones. 171. Synthesis, isomerism, and anti-tubercular activity of 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxylic acid alkylidenehydrazides / I.V. Ukrainets, Liu Yangyang, A.A. Tkach, А.V. Turov, О.S. Golovchenko // Chem. Heterocycl. Comp. - 2009. - Vol. 45, No. 11. - P.1335-1342. (Особисто дисертантом здійснено синтез, проведено аналіз результатів фізико-хімічних та біологічних досліджень).

7. Украинец И.В. 4-Гидроксихинолоны-2. 175. О реакции 1-аллил-3-ариламинометиленхинолин-2,4-(1Н,3Н)-дионов с бромом / И.В. Украинец, Н.Л. Березнякова, Лю Янян, А.В. Туров // Химия гетероцикл. соед. - 2010. - № 4. - С. 569-574. (Особисто дисертантом здійснено синтез та проведено аналіз спектральних досліджень).

8. Лю Янян. Исследование свойств ?-N-ацилгидразидов 4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот / Лю Янян, Т.В. Алексеева, И.В. Украинец Материалы XXI междунар. укр. конф. по орг. химии, г. Чернигов, 1-5 окт. 2007 г. - Чернигов, 2007. - С. 223.

9. Лю Янян. Синтез та особливості будови тіосемікарбазонів 4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбальдегідів / Лю Янян, А.О. Ткач, І.В. Українець // Тези доповідей “Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів”, Львів, 15-18 жовт. 2008 р. - Львів, 2008. - С. 175.

10. Лю Янян. Синтез и строение 3-ацетил-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидро-хинолина / Лю Янян // Матеріали VI Всеукраїнської конференції молодих вчених, студентів та аспірантів з актуальних питань хімії, м. Харків, 3-6 черв. 2008 р. - Харків, 2008. - С. 64.

11. Лю Янян. Ізомерія 3-ариламінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діонів / Лю Янян, І.В. Українець // Матеріали Всеукраїнської наукової конференції студентів та молодих вчених “Актуальні питання створення нових лікарських засобів”, м. Харків, 21-22 квітня 2009 р. - Харків, 2009. - С. 13.

12. Лю Янян. Изомерия и противотуберкулезные свойства втор-бутилиден-гидразидов 1R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновых кис-лот Лю Янян, О.С. Головченко, И.В. Украинец // Матеріали Української науково-практичної конференції, присвяченої пам'яті доктора хімічних наук, професора П.О. Петюніна (до 95-річчя з дня народження), м. Харків, 26 лютого 2009 р. - Харків, 2009. - С. 74.

13. Bereznyakova N. L. Research of the reaction of 1-allyl-3-arylaminomethylene-quinoline-2,4-(1H,3H)-diones with bromine / N.L. Bereznyakova, Liu Yang-yang, I.V. Ukrainets // V International conference chemistry of nitrogen containing heterocycles: аbstracts, оct. 5-9, 2009. - Kharkov, 2009. - P. P-29.

АНОТАЦІЇ

Лю Янян. Синтез нових засобів боротьби з мікобактеріозами на основі гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонових кислот. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія. - Національний фармацевтичний університет, МОЗ України, Харків, 2010.

Робота присвячена пошуку нових біологічно активних речовин антимікобакте-ріальної дії в ряду похідних гідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохіно-лін-3-карбонових кислот. Запропоновані способи одержання і здійснено синтез ацил-, алкіліден- та піридинілметиленгідразидів 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідро-хінолін-3-карбонових кислот, а також 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбальдегідів, їх тіосемікарбазонів та 3-ариламінометиленхінолін-2,4-(1Н,3Н)-діонів. Будова доведена елементним аналізом, спектрами ЯМР (включаючи методики ЯЕО, COSY, HMQC і HMBC), мас-спектрометрією, та рентгеноструктур-ним аналізом. Вивчені антимікобактеріальні властивості синтезованих речовин, що дало змогу виявити важливі закономірності взаємозв'язку “структура - біологічна дія” та рекомендувати для подальшого дослідження піридин-4-ілметиленгідразид 1-гептил-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонової кислоти як перспективний антимікобактеріальний засіб.

Ключові слова: 1-R-4-гідрокси-2-оксо-1,2-дигідрохінолін-3-карбонові кислоти, гідразони, синтез, РСА, туберкульоз, антимікобактеріальні властивості.

Лю Янян. Синтез новых средств борьбы с микобактериозами на основе гидразидов 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоно-вых кислот. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. - Национальный фармацевтический университет, МЗ Украины, Харьков, 2010.

Работа посвящена поиску новых биологически активных соединений антими-кобактериального действия в ряду производных гидразидов 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновых кислот. В процессе выполнения синтети-ческой части работы проведен сравнительный анализ альтернативных путей синтеза ?-N-ацилгидразидов 4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновых кислот, позволяющий в каждом конкретном случае выбирать наиболее подходящий из них. Изучена возможность использования различных дегидратирующих агентов для превращения этих соединений в 4-гидрокси-3-(5-арил-1,3,4-оксадиазол-2-ил)-2-оксо-1,2-дигидрохинолины. Найдено, что в нужном направлении протекание реакции обеспечивает только хлористый тионил, тогда как пятиокись фосфора и полифосфор-ная кислота приводят к разложению исходных диацилгидразинов до 4-гидрокси-хинолонов-2.

На основе доступных реагентов разработан простой метод получения 3-аце-тил-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолина, на основе которого целенаправленно синтезированы труднорастворимые в органических растворителях и не растворимые в воде [1-(4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-ил)-этилиден]гидразиды 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновых кислот. После изучения их био-логических свойств неопровержимо доказано, что отсутствие противотуберкулезной активности у сравнительно хорошо растворимых 1,2-диацилгидразинов обусловлено не растворимостью, а химическим строением. Рассмотрены два варианта синтеза ?-N-тозилгидразидов 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновых кис-лот. Впервые показано, что при взаимодействии 1-аллилзамещенных 4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолинов с п-толуол-сульфонилгидразидом происходит восстанов-ление аллильного фрагмента в пропильный.

Разложением тозилгидразидов карбонатом натрия в горячем этиленгликоле, т.е. по Макфейдиену-Стивенсу, получены 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохино-лин-3-карбальдегиды, конденсация которых с тиосемикарбазидом приводит к соответствующим тиосемикарбазонам. У этих соединений относительно жесткая двойная связь C=N, благодаря чему они могут существовать в виде двух геометрических син- и анти-изомеров. Рентгеноструктурное исследование показало, что в кристалле изучаемые соединения существует в более устойчивой син-форме. В растворах таких веществ, как правило, устанавливается равновесие между изомерами, что можно определить с помощью спектроскопии ЯМР. Однако в спектрах ЯМР 1Н полученных тиосемикарбазонов удвоения сигналов не обнаружено. Более детальные исследования позволили установить, что в растворе ДМСО для них реализуется не типичная для данного класса веществ син-анти-изомерия, а гидразон-енгидразинная таутомерия.

После установления строения актитиазиковой кислоты - высокоспецифичного антимикобактериального антибиотика - возрос интерес к тиазолидинам. Получают их трехкомпонентной конденсацией альдегида, тиогликолевой кислоты или ее эфира и первичного амина. Однако на основе 4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбальдегидов соответствующие тиазолидин-хинолоны не удается получить вовсе. Причиной этого является необычное строение образующихся веществ. Комплексное использование спектров ЯМР, показало, что мы имеем дело не с основаниями Шиффа, а с изомерными им енаминами, которые, к тому же, существуют в виде смеси Z- и E-изомеров. Применив ЛСР, удалось определить, что основные компоненты таких смесей имеют Е-конфигурацию. Таким образом стало понятно, что образующиеся 3-ариламинометиленхинолин-2,4-(1Н,3Н)-дионы заведомо не могут реагировать с тиогликолатами, поскольку в их структуре нет требуемой для этого двойной C=N-связи. Эта особенность послужила предпосылкой для вовлечения таких соединений в круг объектов изучаемой на кафедре фармацевтической химии Национального фармацевтического университета реакции бромоциклизации орто-аллилзамещенных оксогетероциклов. При этом экспериментально доказано, что в случае 1-аллилзамещенных 3-ариламинометиленхинолин-2,4-(1Н,3Н)-дионов реак-ция действительно проходит как галогенциклизация, ее промежуточными продук-тами являются бромиды 4-арилиминометил-2-бромометил-5-оксо-1,2-дигидро-5Н-оксазоло[3,2-а]хинолиниев, которые в присутствии воды гидролизуются до 2-бромо-метил-5-оксо-1,2-дигидро-5Н-оксазоло[3,2-a]хинолин-4-карбальдегида.

Реакцией гидразидов 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоно-вых кислот с ацетоном, метилэтилкетоном и пиридин-альдегидами синтезирована большая группа соответствующих изо-пропилиден-, втор-бутилиден- и пириди-нилметиленгидразидов. На примере несимметричных втор-бутилиденгидразидов показано их существование в виде Z- и Е-изомеров, а с помощью корреля-ционной спектроскопии ЯМР установлено, что основные компоненты таких смесей имеют Е-конфигурацию.

Изучено влияние 124 новых веществ на жизнедеятельность туберкулезной палочки и атипичных микобактерий. По результатам проведенного микробиологи-ческого скрининга отобрано одно вещество - пиридин-4-илметиленгидразид 1-гептил-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновой кислоты, обладающее высокой противотуберкулезной активностью, низкой цитотоксичностью, ингиби-рующее рост микобактерий туберкулеза в макрофагах, демонстрирующее бактерицидный механизм действия и широкий спектр противомикробной активности по отношению к представителям комплекса Mycobacterium avium. По совокупности этих свойств его можно рекомендовать для расширенного фармакологического изучения в качестве потенциального антимикобактериального средства.

Ключевые слова: 1-R-4-гидрокси-2-оксо-1,2-дигидрохинолин-3-карбоновые кислоты, гидразоны, синтез, РСА, туберкулез, антимикобактериальные свойства.

Liu Yangyang. Synthesis of new agents for mycobacterioses based on 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxylic acids hydrazides. - A Manuscript.

The thesis for Candidate Degree in Pharmacy, Speciality 15.00.02 - Pharma-ceutical Chemistry and Pharmacognosy. - National University of Pharmacy, Ministry of Public Health of Ukraine, Kharkiv, 2010.

The paper deals with the search of new biologically active substances with the anti-mycobacterial action in the range of 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxy-lic acids hydrazides. The synthesis of acyl-, alkylidene- and pyridinylmethylenehydrazides of 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxylic acids, as well as 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carbaldehydes, their thiosemicarbazones and 3-arylaminome-thylenequinoline-2,4-(1H,3H)-diones has been carried out and methods for their obtaining have been offered. The structure has been confirmed elementary analysis, spectroscopy NMR (including NOE, COSY, HMQC, HMBC methods), mass-spectrometry and X-ray structural analysis. The antimycobacterial properties of the substances synthesized have been studied. As a result, peculiarities of the “structure - biological action” relationship have been determined and 1-heptyl-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxylic acid pyridine-4-ylme-thylenehydrazide as a promising antimycobacterial agent can be recommended for further research.

Keywords: 1-R-4-hydroxy-2-oxo-1,2-dihydroquinoline-3-carboxylic acids, hydrazo-nes, synthesis, X-ray diffraction analysis, tuberculosis, antimycobacterial properties.

Размещено на Allbest.ur