Full Paper __________________________________________________________ V.V. Burmistrov, and G.M. Butov

Размещено на http://www.allbest.ru/

_____________ http://butlerov.com/ _____________ ©--Butlerov Communications. 2015. Vol.42. No.4. P.104-107.

Full Paper _____________________________________________________ Thematic Section: Preparative Research.

Reference Object Identifier - ROI: jbc-02/15-42-4-104 Subsection: Organic Chemistry.

1 ________ © Butlerov Communications. 2015. Vol.42. No.4. _________ Kazan. The Republic of Tatarstan. Russia.

Синтез диадамантилмочевин - новый класс целенаправленных растворимых ингибиторов эпоксидгидролазы

Введение

адамантилсодержащий диурей эпоксидгидролаза

Растворимая эпоксигидролаза человека (sEH, E.C. 3.3.2.10) - фермент вовлеченный в метаболизм эпоксидов жирных кислот до соответствующих диолов посредством присоединения молекулы воды [1]. Cубстраты растворимой эпоксигидролазы включают также и продукты метаболизма арахидоновой кислоты [2]. Цитохромы преобразуют арахидоновую кислоту в эпоксиэйкозатриеновые кислоты (ЭЭТ), которые обладают вазодилатирующим эффектом, что оказывает положительный эффект в лечении гипертонии и заболеваний почек [3]. Кроме того, ЭЭТ обладают противовоспалительными и анальгезирующими свойствами [4]. Все это делает растворимую эпоксигидролазу перспективной мишенью в терапии гипертонических, воспалительных и болевых состояний [5].

Исследования более трех тысяч адамантилсодержащих мочевин, синтезированных из 1-адамантилизоцианата показали их высокую эффективность как мощных ингибиторов sEH [6, 7]. Тем не менее их слабая растворимость в воде, снижает их эффективность in vivo. При этом строение адамантилсодержащего фрагмента, связанного с карбонилом мочевины, оказывает важное влияние на ряд требуемых свойств мочевин, прежде всего растворимость в воде и биодоступность [8].

С целью поиска новых эффективных ингибиторов эпоксигидролазы была синтезирована новая серия N,N,-дизамещенных димочевин исключающих недостатки известных соединений. Структура синтезированных мочевин позволит снизить окислительное воздействие цитохрома Р450 на алифатическую часть молекулы мочевины. Кроме того полученные соединения содержат в своей структуре по две адамантилньные и две мочевинные группы одновременно. Наличие второй мочевинной группы позволяет таким ингибиторам образовать дополнительные водородные связи, усиливая связывание с активным центром фермента [9].

Экспериментальная часть

Строение полученных соединений подтверждали с помощью ЯМР ¹Н спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. ЯМР ¹Н спектры записаны на ЯМР-спектрометре «Bruker DRX500», с рабочей частотой 500 МГц, с использованием ДМСО-d₆ в качестве растворителя. Масс-спектры измерены на хромато-масс-спектрометре Hewlett Packard GC 5890 Series II/MSD 5972 Series. Капиллярная кварцевая колонка HP-5MS длиной 30 м, газ-носитель-гелий. Программируемый нагрев колонки от 50 єС до 280 єС, температура испарителя - 250 єС.

Исходными веществами для синтеза димочевин были выбраны этан-1,2-диамин, пропан-1,3-диамин, бутан-1,4-диамин, пентан-1,5-диамин, гексан-1,6-диамин, гептан-1,7-диамин, октан-1,8-диамин, декан-1,10-диамин, которые являлись коммерческими продуктами (Aldrich). Кроме того использован 1-адамантилметилизоцианат, который был получен согласно методике [10].

1,1'-(Этан-1,2-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (I). К раствору 1 г (5.2 ммоль) 1-изоцианатометиладамантана в 20 мл диметилформамида добавляли 157 мг (2.6 ммоль) этан-1,2-диамина (мольное соотношение 1 : 2,04 : 99) при температуре 15-25 °С. После перемешивания в течение 6 часов, в реакцию вводили водный раствор 1 н HCl (25 мл) при комнатной температуре, и смесь перемешивали ещё 30 минут. Кристаллический осадок отфильтровывали и промывали 25 мл воды, а затем 15 мл этилацетата. Полученное твёрдое вещество сушили в вакууме. Получено 1,122 г (99%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 211,0-212,3 ^оС. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 442 (1%, [М]⁺), 135 (100%,[Ad]⁺). Найдено, %: С 70.23; Н 9.63; N 12.22. C₂₆H₄₂N₄O₂. Вычислено, %: С 70.58; Н 9.50; N 12.67.

1,1'-(Пропан-1,3-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (II). Аналогично I получают из 250 мг (3,3 ммоль) пропан-1,3-диамина и 1,29 г (6,7 ммоль) 1-адамантилметилизоцианата Получено 1.46 г (3.2 ммоль, 95%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 225-226 °С. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 456 (2%, [M]⁺), Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 5.95-5.85 (д, 4H, 4NH), 3.43-3.49 (т, 4H, 2CH₂), 3.05 (c, 4H, 2CH₂), 2.05-1.79 (м, 15Н, Ad), 1.73-1.68 (м, 2H, CH₂).

1,1'-(Бутан-1,4-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (III). Аналогично I получают из 1 г (5.2 ммоль) 1-изоцианатометиладамантана и 515 мг (2.6 ммоль) бутан-1,4-диамина. Получено 1.218 г (99%), твёрдое вещество белого цвета, Т.пл. 176.7-179.2 ^оС. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 470 (1%, [М]⁺), 135 (100% [Ad]⁺). Спектр ЯМР¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 7.66-7.63 (t, J = 13, 4H), 3.01-2.98 (d, 8H), 1.95-1.33 (m, 34H). Найдено, %: С 71.27; Н 9.17; N 11.01. C₂₈H₄₆N₄O₂. Вычислено, %: С 71.49; Н 9.79; N 11.91.

1,1'-(Пентан-1,5-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (IV). Аналогично I получают из 250 мг (2,4 ммоль) пентан-1,5-диамина и 936 мг (4.8 ммоль 1-адамантилметилизоцианата. Получено 1.11 г (2.3 ммоль, 94%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 243-244.5 °С. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 484 (1.5%, [M]⁺). Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 5.95-5.85 (д, 4H, 4NH мочевина), 3.10-3.06 (т, 4H, 2CH₂), 2.94 (c, 4H, 2CH₂), 1.51-1.45 (м, 2Н, 2СН₂), 2.13-1.86 (м, 15Н, Ad), 1.64-1.53 (м, 4H, 2CH₂), 1.32-1.28 (м, 2H, CH₂).

1,1'-(Гексан-1,6-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (V). Аналогично I получают из 250 мг (1,4 ммоль) гексан-1,6-диамина и 462 мг (2,8 ммоль) аминометиладамантана. Получено 669 мг (96%), твёрдое вещество белого цвета. T_пл 218,4-219.4 ^оС. ЯМР ¹H (DMSO-d₆): д 6.02 (д, J = 9, 4H), 3.03 (т, J = 12, 8H), 1.97-1.28 (м, 30H). Масс-спектр, m/z: 498 (3.5%, [М+1]⁺). Найдено (C₃₀H₅₀N₄O₂) С 72.26%, Н 10.06%, N 11.18%.

1,1'-(Гептан-1,7-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (VI). Аналогично I получают из 250 мг (1,9 ммоль) гептан-1,7-диамина и 734 мг (3,8 ммоль) 1-адамантилметилизоцианата. Получено 945 мг (1.8 ммоль, 96%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 166-165 °С. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 512 (1.0%, [M]⁺). Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 6.33-6.17 (д, 4H, 4NH), 3.18-3.10 (т, 4H, 2CH₂), 2.81 (c, 4H, 2CH₂), 1.58-1.51 (т, 4H, 2CH₂), 1.42-1.38 (м, 6H, 3CH₂), 1.35-1.15 (м, 15Н, Ad).

1,1'-(Октан-1,8-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (VII). Аналогично I получают из 250 мг (1.7 ммоль) октан-1,8-диамина и 670 мг (3.5 ммоль) 1-адамантилметилизоцианата. Получено 644 мг (96%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 163,9-164,2 ^оС. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 526 (1%, [М]⁺), 135 (40%,[Ad]⁺. Спектр ЯМР¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 5.68-5.65 (t, J = 3.5, 4H), 2.97-2.68 (m, 16H), 1.94-1.24 (m, 34H). Найдено, %: С 73.21; Н 10.72; N 10.24. C₃₂H₅₄N₄O₂. Вычислено, %: С 73.00; Н 10.27; N 10.64.

1,1'-(Декан-1,10-диил)бис[3-(адамантан-1-илметил)мочевина] (VIII). Аналогично I получают из 250 мг (1,4 ммоль) декан-1,10-диамина и 555 мг (2,8 ммоль) 1-адамантилметилизоцианата. Получено 757 мг (1.3 ммоль, 94%), твёрдое вещество белого цвета. Т.пл. 155 °С. Масс-спектр, m/z (_Iотн., %): 554 (2.5%, [M]⁺). Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d6) д, м.д.: 6.05-5.89 (д, 4H, 4NH), 3.10-3.03 (т, 4H, 2CH₂), 2.93 (c, 4H, 2CH₂), 1.65-1.25 (м, 15Н, Ad), 1.55-1.49 (т, 4H, 2CH₂), 1.28-1.23 (м, 12H, 6CH₂).

Концентрацию полумаксимального ингибирования измеряли с помощью кинетического флуоресцентного метода на спектрофотометре Spectramax M2. Использована предварительно очищенная рекомбинантная растворимая эпоксигидролаза и CMNPC в качестве субстрата. Константу связывания определяли на спектрофотометре TECAN Infinite M1000 PRO на кафедре энтомологии и нематологии Калифорнийского университета в Дэвисе, США (Department of Entomology and Nematology, University of California, Davis, USA).

Результаты и их обсуждение

Разработанные недавно эффективные методы синтеза адамантилсодержащих изоциана-тов, содержащих различные заместители в узловых и мостиковых положениях адамантана, а также спейсер между изоцианатной группой и адамантильным радикалом [11-15], позволили создать новый класс ингибиторов (sEH) с улучшенными физическими и медико-биологическими свойствами [16].

Синтез диадамантилсодержащих димочевин (I-VIII) осуществляли по реакции 1-изо-цианатометиладамантана с алифатичекими 1,n-диаминами в присутствии с триэтиламина, при мольном соотношении изоцианат:диамин:триэтиламин равном 2:1:2:

n = 2 (I); n = 3 (II); n = 4 (III); n = 5 (IV); n = 6 (V); n = 7 (VI); n = 8 (VII); n = 10 (VIII).

Синтез симметричных диадамантилсодержащих димочевин I-VIII, проводили в диметилформамиде в течение 6 часов при комнатной температуре. Выход полученных соединений составил 94-99%. Полученные продукты плохо растворимы в диметилформамиде, что значительно упрощало их выделение.

Таблица. Структура и свойства 1,3-дизамещенных димочевин

Активность синтезированных соединений в отношении sEH (концентрация 50% ингибирования - IC₅₀) была исследована с помощью кинетического метода на флуоресцентном субстрате. Полученные значения IC₅₀ находятся в пределах от 0.4 до 179.2 нмоль/л (для лучших соединений серии) [9]. Найдено, что димочевины с ароматическим спейсером между мочевинными группами обладают низкой ингибирующей способностью. Некоторые димочевины с алифатическими спейсерами обладают активностью превосходящей известные ана-логи (IC₅₀ < 1 нмоль/л). Установлено что наибольшая ингибирующая активность достигается при длине алифатического спейсера в 6 метиленовых групп (Соединение V, IC₅₀ = 0.4 нмоль/л). Это объясняется образованием второй мочевинной группой дополнительных водородных связей в другой части активного центра фермента.

Выводы

Таким образом, в результате работы разработан новый класс ингибиторов растворимой эпоксигидролазы человека мочевинного типа, содержащих две мочевинные и две адамантильные группы. Значения IC₅₀ для некоторых соединений превосходят известные аналоги. Кроме того впервые получены адамантилсодержащие тиомочевины обладающие высокой ингибирующей активностью в отношении растворимой эпоксигидролазы человека.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых кандидатов наук (проект № МК-5809.2015.3).

Литература

1. М. Arand, D.F. Grant, J.K. Beetham et al. Sequence similarity of mammalian epoxide hydrolases to the bacterial haloalkane dehalogenase and other related proteins: implication for the potential catalytic mechanism of enzymatic epoxide hydrolysis, FEBS Lett. 1995. No.338. P.251-256.

2. A.A. Spector, X. Fang, G.D. Snyder et al. Epoxyeicosatrienoic acids (EETs): metabolism and biochemical function, Prog. Lipid Res. 2004. No.43(1). P.55-90.

3. J.D. Imig, Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2008. No.4(2). P.165-174.

4. Z. Yu, F. Xu, L.M. Huse et al. Soluble epoxide hydrolase regulates hydrolysis of vasoactive epoxyeicosatrienoic acids. Circ. Res. 2000. Vol.87(11). P.992-998.

5. M. Spiecker, J.K. Liao, Vascular protective effects of cytochrome p450 epoxygenase-derived eicosanoids. Arch. Biochem. Biophys. 2005. Vol.433(2). P.413-420.

6. C. Morisseau, M.H. Goodrow, D. Dowdy et al. Potent urea and carbamate inhibitors of soluble epoxide hydrolases. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999. Vol.96(16). P.8849-8854.

7. I.H. Kim, F.R. Heirtzler, C. Morisseau et al. Optimization of amide-based inhibitors of soluble epoxide hydrolase with improved water solubility. J. Med. Chem. 2005. Vol.48(10). P.3621-3629.

8. S.H. Hwang, A.T. Wecksler, G. Zhang et al. Synthesis and biological evaluation of sorafenib-and regorafenib-like sEH inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013. Vol.23(13). P.3732-3737.

9. V. Burmistrov, C. Morisseau, K.S.S. Lee, D.S. Shihadih, T.R. Harris, G.M. Butov, B.D. Hammock. Symmetric adamantyl-diureas as soluble epoxide hydrolase inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014. Vol.24. No.9. P.2193.

10. Бутов Г.М., Бурмистров В.В. Синтез и химические свойства 1-изоцианато-3,5-диметиладамантана. Известия Волгоградского государственного технического университета. 2012. Т.5. №9. С.62-66.

11. Бутов Г.М., Першин В.В., Бурмистров В.В. Реакции 1,3-дегидроадамантана с органическими изоцианатами. Журнал органической химии. 2011. Т.47. №4. С.601-602.

12. Бутов Г.М., Мохов В.М., Бурмистров В.В. [и др.]. Реакции 1,3-дегидроадамантана с неорганическими бескислородными кислотами. Журнал органической химии. 2014. Т.50. №9. С.1293-1295.

13. Бурмистров В.В., Бутов Г.М., Першин В.В. Синтез (1-адамантил) арилизоцианатов на основе 1,3-дегидроадамантана и гидрохлоридов (1-адамантил)-ариламинов на их основе. В мире научных открытий. 2011. №9.1(21). С.307-314.

14. Бурмистров В.В., Бутов Г.М. Синтез и химические свойства 1-изоцианатометил-3,5-диметиладамантана. Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. научн. ст. № 19 / ВолгГТУ. Волгоград. 2013. С.25-29. (Сер. «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов»; вып. 11).

15. Бурмистров В.В., Першин В.В., Бутов Г.М. Синтез и химические свойства 1-изоцианато-3,5-диметиладамантана. Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. научн. ст. № 5 / ВолгГТУ. Волгоград. 2012. С.62-66. (Сер. «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов»; вып. 9).

16. Бутов Г.М., Бурмистров В.В., Далингер И.Л. и др. Изоксазолсодержащие 1,3- и 1,3,3-замещенные мочевины, содержащие адамантильный фрагмент - новый класс ингибиторов растворимой эпоксигидролазы. Химия гетероциклических соединений. 2014. №12. С.1869-1876.

Размещено на Allbest.ru