КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 17-73-10415
НазваниеНовые направления в химии фармакологически ориентированных гликольурилов и их производных
РуководительБаранов Владимир Владимирович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2017 - 06.2019 |
Конкурс№23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений
Ключевые словагетеро- и полигетероциклические азотсодержащие соединения, производные гликольурилов, альбикар, энантиомеры, нейротропная, цитотоксическая, противогрибковая, противомикробная, противораковая активности, органический синтез.
Код ГРНТИ31.21.27
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение одной из важнейших фундаментальных проблем современной органической и медицинской химии – выявление новых классов фармакологически активных соединений и создание на их основе новых, эффективных и доступных отечественных лекарственных средств. Практическая медицина располагает достаточно широким набором лекарственных средств различных классов. К сожалению, в настоящее время подавляющая часть препаратов (не менее 80%), используемых в медицинской практике, импортного производства. Поэтому исследования, направленные на получение биологически активных соединений и разработку методов синтеза новых типов лекарственных средств российскими химиками, имеют высокую актуальность.
Несколько лет назад было установлено, что тетрагидроимидазо[4,5-d]имидазолидин-2,5(1H,3H)-дионы (гликольурилы) являются новым, очень перспективным классом биологически активных соединений. Скрининг показал, что среди них имеются соединения с различными типами нейротропной активности (антидепрессанты, транквилизаторы, нейролептики, ноотропы, нейропротекторы). Одно из исследованных соединений – 1,3,4,6-тетраметилгликольурил - было внедрено в медицинскую практику в качестве дневного транквилизатора под названием мебикар (мебикс и адаптол). Другой представитель гликольурилов - 1,4-диметил-3,6-диэтилтетрагидроимидазо[4,5-d]имидазолидин-2,5(1H,3H)-дион (альбикар) прошел доклические испытания и рекомендован для дальнейшего клинического изучения при лечении неврозов. Испытания проводились на рацемической форме, а современная фармацевтическая промышленность стремится использовать только энантиомерно чистые лекарственные средства. Поэтому необходимо проводить работы по разделению на энантиомеры альбикара-рацемата и изучению их действия для того, чтобы на современном уровне довести препарат до клинических исследований. В ходе дальнейших исследований были выявлены другие нейротропно активные гликольурилы, а также разработаны методы синтеза тиоаналогов гликольурилов, среди которых были найдены соединения, проявляющие противомикробную активность, превышающую или сравнимую с активностью известных препаратов аналогичного действия. Однако, возможности разработанных синтетических методов по формированию молекул гликольурилов и их аналогов, исчерпаны. Поэтому проведение исследований с использованием принципиально других подходов, направленных на модификацию готовых молекул гликольурилов и их производных, является перспективным.
В связи с этим задачами данного проекта является создание новых направлений в химии гликольурилов и их аналогов: получение и изучение фармакодинамики и механизма действия энантиомеров альбикара и разработка методов синтеза фармакологически ориентированных гликольурилов: амидов и гидразонов гликольурилкарбоновых кислот (или N-моно(карбоксиалкил)гликольурилов), селено- и иминопроизводных гликольурилов, гликольурилсодержащих полигетероциклических соединений, что в перспективе может послужить созданию новых, высокоэффективных, отечественных лекарственных средств, проявляющих нейротропную, противомикробную, цитотоксическую и противораковую активности.
Для успешного выполнения проекта будет исследовано разделение альбикара-рацемата на энантиомеры методом ВЭЖХ на хиральном носителе и изучены сравнительная фармакодинамика рацемата и энантиомеров альбикара и механизм их действия на медиаторные системы. Будут разработаны методы синтеза новых производных гликольурилов - амидов и гидразонов гликольурилкарбоновых кислот (или N-моно(карбоксиалкил)гликольурилов), имино- и селенопроизводных гликольурилов из доступных реагентов и использованием модифицированных классических методик. До наших исследований для синтеза производных гликольурилов эти методы не использовались. Будут изучены новые подходы к конденсации моно- и дитиогликольурилов с формальдегидом и аминами, в том числе фармакологически активными, и впервые синтезирован широкий круг аннелированных три- и тетрациклических соединений, содержащих гликольурильные и 1,3,5-триазинановые циклы. Будут изучены процессы кристаллизации и гелеобразования из разных растворителей всех полученных соединений и выявлены новые особенности супрамолекулярной организации в кристаллах и способность к гелеобразованию. Этот важный теоретический аспект внесет вклад в супрамолекулярную химию гликольурилов. Для проведения перечисленных исследований будут наработаны различные исходные соединения: 1-алкилмочевины, уреидокислоты, (S)- и (R)-карбамоилметионин, 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-оны(тионы) (ДГИ и ДГИТ), N-моно(карбоксиалкил)гликольурилы, в том числе энантиомерно чистые, гликольурилы и моно- и дитиогликольурилы разной степени замещения по атомам азота, включая не описанные ранее 1-замещенные тиогликольурилы. Методики их синтеза, в том числе оригинальные, основаны на использовании простых доступных реагентах и разработаны при личном участии руководителя проекта. Синтезированные соединения будут наработаны и переданы в крупнейшие всемирно признанные центры ИФАВ, Институт Рака (National Cancer Institute, США) и Университет Квинсланда (The University of Queensland, Австралия) для выявления нейротропной, цитотоксической, противоопухолевой и противомикробной активности.
В целом, предлагаемый в проекте комплексный подход и имеющийся задел позволит успешно решить поставленные задачи, а полученные в ходе выполнения проекта научные результаты позволят ввести к фармакофорным гликольурильным фрагментам новые фармакологически активные группы и циклы и получить широкий круг новых не доступных ранее производных гликольурилов. Все разработанные методики могут быть в случае необходимости масштабированы. Полученные результаты исследований будут соответствовать высокому мировому уровню как с теоретической, так и с практической точек зрения и запланированные исследования в перспективе могут быть использованы для создания новых отечественных лекарственных средств.
Ожидаемые результаты
Проект посвящен разработке новых направлений в химии фармакологически ориентированных гликольурилов (тетрагидроимидазо[4,5-d]имидазолидин-2,5(1H,3H)-дионы) и их производных.
Известно, что химия лекарств развивается в двух основных направлениях: органический синтез и использование извлеченных природных соединений. Причем арсенал синтетически полученных препаратов является основным источником лекарственных средств, в которых гетероциклические соединения составляют более 70% и это направление бурно развивается. В лаборатории, в которой будет выполняться проект обнаружено, что гликольурилы являются перспективными фармакологически активными соединениями. Одно из соединений этого класса (1,3,4,6-тетраметилтетрагидроимидазо[4,5-d]имидазолидин-2,5(1H,3H)-дион) внедрено в медицинскую практику в качестве дневного транквилизатора - мебикар (мебикс, адаптол). Другой представитель гликольурилов - 1,4-диметил-3,6-диэтилтетрагидроимидазо[4,5-d]имидазолидин-2,5(1H,3H)-дион (альбикар) прошел доклические испытания и рекомендован для дальнейшего клинического изучения при лечении неврозов. Испытания проводились на рацемической форме, а современная фармацевтическая промышленность стремится использовать только энантиомерно чистые лекарственные средства, поскольку энантиомеры могут проявлять разную активность или даже обладать разной токсичностью. Поэтому необходимо проводить работы по разделению на энантиомеры альбикара и изучению их действия. Два гликольурила с N-карбоксипропильным или N-(ацетиламино)этильным заместителями обладают соответственно нейропротекторной (сравнимой с аналогичной активностью мебикара) и ноотропной (превышающей действие ноотропила) активностью. У тиогликольурилов (при замене мочевинного фрагмента в гликольурилах на тиомочевинный) проявляется противомикробная активность. Разработанные ранее синтетические методы, направленные на формирования молекул гликольурилов и их аналогов, практически исчерпаны. Поэтому расширение исследований с использованием принципиально других подходов, основанных на модификации готовых фармакофорных молекул гликольурилов и их аналогов новыми фармакофорными фрагментами, является актуальным.
В связи с этим целью проекта является разработка новых направлений в химии фармакологически ориентированных гликольурилов и их производных.
При выполнении проекта ожидается получить следующие результаты:
1. Будет осуществлен 2-х стадийный синтез альбикара-рацемата и разработана методология его разделения на энантиомеры с помощью ВЭЖХ на хиральных фазах в количествах до 100 мг каждого. Будет проведено исследование анксиолитического действия энантиомеров альбикара в сравнении с действием альбикара-рацемата в тестах «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт», «наказуемое поведение», «агрессивное поведение», «темная/светлая камера». Для оценки их стимулирующего и угнетающего действия на центральную нервную систему будут использоваться агонисты и антагонисты серотонинергических и дофаминергических рецепторов и выявлено, каким образом эффекты изомеров сочетаются в рацемате и как они влияют на степень вовлеченности серотонинергической, ГАМК-ергической, адренергической и дофаминергической систем в реализацию его психофармакологического эффекта.
2. Будут разработаны методы синтеза новых производных гликольурилов - амидов и гидразонов гликольурилкарбоновых кислот (или N-моно(карбоксиалкил)гликольурилов), имино- и селенопроизводных гликольурилов из доступных реагентов с использованием модифицированных классических методик.
2.1. Амиды гликольурил- и тиогликольурилкарбоновых кислот, в том числе энантиомерно чистые, будут получены конденсацией гликольурил- и тиогликольурилкарбоновых кислот с аминами, в том числе ароматическими и гетероциклическими аминами, входящими в состав лекарственных средств (морфолином, триптамином, 2-(пиперазин-1-ил)этанамином и др.) в присутствии карбонилдиимидазола (КДИ). N-Моно(карбоксиалкил)гликольурилы в аналогичные превращения до наших исследований не вводились, поэтому классические методики, используемые при синтезе амидов других классов соединений будут модифицированы или разработаны впервые.
2.2. Синтезы гидразонов гликольурилкарбоновых кислот будут осуществлены с использованием метиловых эфиров N-моно(карбоксиалкил)гликольурилов, которые будут трансформироваться в соответствующие гидразиды при последующей конденсации их с различными доступными альдегидами, в том числе фармакологически активными. В литературе нет примеров синтеза гликольурилов с фрагментами гидразонов, поэтому методики будут детально разработаны.
2.3. Целевые имины гликольурилов и тиогликольурилов будут синтезированы в 2 стадии S-метилированием моно- и дитиогликольурилов с помощью иодистого метила и дальнейшей реакцией нуклеофильного замещения S-Me группы на аминогруппу с образованием иминной связи. Такой подход для получения иминов гликольурилов будет разрабатываться впервые.
2.4. Селенпроизводные гликольурилов и тиогликольурилов будут получены двухстадийным синтезом. На первой стадии будет проведено S-метилирование моно- и дитиогликольурилов с помощью метилиодида. На второй - реакцией нуклеофильного замещения S-Me группы в образовавшейся изотиоурониевой соли на Se-H с последующим таутомерным сдвигом и образованием селенпроизводных гликольурилов. На примере гликольурилов такие превращения будут проведены впервые, а введение селена в молекулу приведет к расширению спектра фармакологических свойств производных гликольурилов.
3. Будет разработана методология получения недоступных ранее новых три- и тетрациклических соединений, содержащих аннелированные гликольурильный и 1,3,5-триазинановые фрагменты, а также фармакофорные группы в боковой цепи, на основе конденсации Манниха моно- и дитиогликольурилов с формальдегидом и аминами (в том числе фармакологически активными).
4. В связи с тем, что некоторые гликольурилы обладают супрамолекулярными свойствами, для полученных в проекте производных гликольурилов и тиогликольурилов будут изучены процессы их кристаллизации и гелеобразования из разных растворителей и выявлены новые особенности супрамолекулярной организации в кристаллах и способность к гелеобразованию. Этот важный теоретический аспект внесет вклад в супрамолекулярную химию гликольурилов.
5. Для проведения перечисленных исследований будут наработаны различные исходные соединения: 1-алкилмочевины, уреидокислоты, (S)- и (R)-карбамоилметионин, 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-оны(тионы) (ДГИ и ДГИТ), N-моно(карбоксиалкил)гликольурилы, в том числе энантиомерно чистые, гликольурилы и моно- и дитиогликольурилы разной степени замещения по атомам азота, включая не описанные ранее 1-замещенные тиогликольурилы. Методики их синтеза, в том числе оригинальные, основаны на использовании простых доступных реагентах и разработаны при личном участии руководителя проекта.
6. Все вновь полученные соединения будут переданы на исследование нейротропной и цитотоксической активности в Институте физиологически активных веществ (ИФАВ, г. Черноголовка), противоопухолевой активности в Институт рака (National Cancer Institute, США) и противомикробной активности в Университет Квинсланда (The University of Qucensland, Австралия). Изучение этих видов активности будет проводиться с использованием признанных во всем мире современных методик.
Таким образом, в результате выполнения проекта будут развиты новые направления в химии фармакологически ориентированных гликольурилов и их производных: получение энантиомеров альбикара и изучение их психофармакологической активности; разработка методов синтеза новых производных гликольурилов: широкого круга производных гликольурилкарбоновых кислот (амидов и гидразонов), имино- и селенопроизводных гликольурилов, не доступных ранее гликольурилсодержащих три- и тетрагетероциклических систем. Это позволит ввести к фармакофорным гликольурильным фрагментам новые фармакологически активные группы и циклы. Кроме того, будут расширены синтетические возможности классических методик. Все разработанные методики могут быть в случае необходимости масштабированы. В целом, результаты заявленных в проекте исследований будут соответствовать высокому мировому уровню как с теоретической, так и с практической точек зрения и запланированные исследования в перспективе могут быть использованы для создания новых отечественных лекарственных средств.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В связи с целью проекта, заключающейся в разработке новых направлений в химии фармакологически ориентированных гликольурилов и их производных, и согласно плану работ в отчетном периоде (2017-2018 г.г.) получены следующие результаты:
Осуществлен двухстадийный синтез рацемата альбикара. Для получения энантиомеров 1 и 2 в количествах 50 мг каждого впервые разработан метод разделения рацемата с использованием ВЭЖХ на двух коммерческих колонках (Chiralcel), соединенных последовательно. Впервые изучены анксиолитические и психостимулирующие свойства энантиомеров альбикара в сравнении с рацемической формой. Установлена эффективная доза 150 мг/кг рацемата альбикара, которую использовали для дальнейшего сравнительного анализа in vivo действия рацемата и энантиомеров альбикара (в половинной дозе 75 мг/кг). Выявлено, что отсутствие влияния на двигательную и исследовательскую активности рацемата к 30 минуте эксперимента связано с разнонаправленным взаимоисключающим действием энантиомеров (энантиомер 1 оказывает стимулирующее действие на ЦНС, а энантиомер 2 – угнетающее), а на 60 минуте эксперимента оба энантиомера действуют угнетающе. Сравнение поведенческих реакций мышей после введения рацемического альбикара и энантиомеров на фоне действия йохимбина и кетансерина показало, что действие энантиомера 1, вероятнее всего, связано с активацией серотонинергической системы, так как он потенциирует эффекты предшественника серотонина 5-гидрокситриптофана, а антагонист серотониновых рецепторов блокирует его активность.
Для синтеза фармакологически активных амидов гликольурилкарбоновых кислот сначала получены исходные гликольурилкарбоновые кислоты по разработанным нами ранее методикам конденсацией 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-онов с уреидокислотами, синтезированными N-карбамоилированием аминокислот (глицина, β-аланина, γ-аминомаслянной кислоты) с помощью KOCN. Гликольурилкарбоновые кислоты были наработаны в количествах до 10 г.
Целевые неизвестные ранее амиды получены на основе впервые разработанного простого one-pot метода, заключающегося в конденсации гликольурилкарбоновых кислот, 1,1`-карбонилдиимидазола и различных аминов (в том числе и с различными фармакофорными фрагментами (2-аминоэтилпиперазин, триптамин, фенилэтиламин, 2-гидроксианилин и др.). Синтезировано 26 новых амидов, среди которых впервые обнаружено 4 соединения, способных образовывать двухкомпонентные органогели в смеси с имидазолом при соотношении амид : имидазол 1:2.5. С помощью NOESY спектра и РСА установлено, что полученные амиды имеют Z-конфигурацию амидной связи. РСА показал, что два амида имеют интересные особенности супрамолекулярной организации. Один кристаллизуется как моногидрат, образующий 3D водородносвязанный остов, в котором можно выделить гомохиральные цепи, состоящие только из молекул одного энантиомера. Другой амид сокристаллизуется с имидазолом в соотношении 3:1, и сокристалл является конгломератом (пространственная группа Р212121).
Впервые синтезированы недоступные ранее конденсированные тетрациклы, содержащие аннелированные фармакофорные имидазолидиновые и 1,3,5-триазинановые фрагменты. Для этого по оригинальной методике трехкомпонентной конденсацией 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-она(тиона), роданида калия и соляной кислоты наработаны исходные монотио- и дитиогликольурилы (два представителя в количествах до 20 г), которые использовались для разработки метода синтеза широкого круга новых тетрациклических соединений. Синтез проводили двухстадийной one-pot конденсацией тиогликольурилов, формальдегида и аминов и получили 14 тетрациклов. Проведен сравнительный анализ влияния строения аминов на выходы целевых тетрациклов. Строение полученных тетрациклов подтверждено комплексом физико-химических методов (ЯМР спектроскопии (1H, 13С, NOESY и HSQC), ИК спектроскопии, масс-спектрометрии высокого разрешения). На примере 4 соединений методом РСА показано, что важную роль в стабилизации конформации этих молекул в кристаллах могут играть обнаруженные внутримолекулярные Н···Н контакты.
Амиды и тетрациклы отправлены для исследования противомикробной и цитотоксической активности в Университет Квинсленда (Австралия) (University of Queensland (Australia)) и Институт физиологически активных веществ (ИФАВ, Черноголовка).
Противомикробная активность тестировалась на 5 различных группах бактерий: Staphylococcus aureus (Sa), Escherichia coli (Ec), Klebsiella pneumoniae (Kp), Acinetobacter baumannii (Ab), Pseudomonas aeruginosa (Pa), и 2 грибах: Candida albicans (Ca), Cryptococcus neoformans (Cn). Найдено, что тетрацикл с пропильными заместителями в 1,3,5-триазинановых фрагментах эффективен в качестве ингибитора Cryptococcus neoformans (94.38±3.97%). Соединения с бис(2-фенилэтил-, бутил-, изопропил- и 2-гидроксиэтил-) заместителями в 1,3,5-триазинановых циклах проявляют более высокую ингибирующую активность на грамположительных Staphylococcus aureus от 23.1% до 28.0%, по сравнению со всеми протестированными соединениями.
Цитотоксичность синтезированных соединений определялась по МТТ-тесту на культурах клеток человека: RD (рабдомиосаркома) и А549 (карцинома легкого). Установлено, что линия клеток RD оказалась более чувствительной к действию исследованных соединений. Тетрациклы с пропильными, изопропильными и трет-бутильными заместителями в 1,3,5-триазинановых циклах показали наибольшую цитотоксичность (40.26 ±0.53, 22.47±0.82, 34.11±0.10 соответственно). На линии клеток А549 тетрацикл с пропильными заместителями проявил наибольшую активность (ИК50 = 18.27±0.40).
В целом, в результате выполнения плана работ первого отчетного периода впервые разработаны методы получения энантиомеров альбикара, широкого круга амидов гликольурилкарбоновых кислот и недоступных ранее гликольурилсодержащих тетрагетероциклических систем. Это позволило ввести к фармакофорным гликольурильным фрагментам новые фармакологически активные группы и циклы. Расширены синтетические возможности классических методик для реакций Манниха и получения амидов карбоновых кислот. Сравнительный анализ фармакологической активности энантиомеров альбикара показал, что (–)-(1S,5S)-энантиомер (энантиомер 1) оказывает стимулирующее действие на центральную нервную систему и это связано с активацией серотонинергической системы, так как он потенциирует эффекты предшественника серотонина 5-гидрокситриптофана, а антагонист серотониновых рецепторов блокирует его активность, а (+)-(1R,5R)-энантиомер (энантиомер 2) проявляет угнетающее действие.
Публикации
1. Аникина Л.В., Вихарев Ю.Б., Баранов В.В., Малышев О.Р., Кравченко А.Н. Preparative synthesis and pharmacological activity of Albicar racemate and enantiomers Mendeleev Communications, 3, 28, 316-318 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2018.05.030
2. Барсегян Я.А., Баранов В.В., Кравченко А.Н., Стреленко Ю.А., Аникина Л.В., Карноухова В.А., Колотыркина Н.Г. Synthesis, Structure, and Biological Activity of 2,6-Disubstituted 2,3a,4a,6,7a,8a-Hexaazaperhydrocyclopenta[def]fluorene-4-thioxo-8-ones Synthesis, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1055/s-0036-1591952
3. Кравченко А.Н., Баранов В.В., Газиева Г.А. Synthesis of glycolurils and their analogues Russian Chemical Reviews, 1, 87, 89-108 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1070/RCR4763
Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В связи с целью проекта, заключающейся в разработке новых направлений в химии фармакологически ориентированных гликольурилов и их производных, согласно плану работ в отчетном периоде (2018-2019 г.г.) получены следующие результаты:
Для разработки метода синтеза энантиомерно чистых амидов гликольурилкарбоновых кислот сначала получены исходные энантиомерно чистые N-(α-карбоксиалкил)гликольурилы с конфигурацией центров (S)-2-((3aS,6aR) и (R)-2-((3aR,6aS) взаимодействием соответствующих (S)- или (R)-N-карбамоилвалина или метионина c помощью ДГИ (4,5-дигидроксиимидазолидин-2-она) в условиях кислотного катализа по методике, разработанной нами ранее. Целевые энантиомерно чистые амиды гликольурилкарбоновых кислот синтезированы с использованием 2 подходов. Первый подход заключался в двухстадийной one-pot конденсации гидрохлоридов аминов (изопропиламина и фармакологически активных бетта-фенэтиламина или морфолина) с КДИ (на первой стадии), а затем с хиральными гликольурилкарбоновыми кислотами в присутствии паратолуолсульфокислоты (вторая стадия). Продолжительность 2-х стадий составила 30 часов. Выходы энантиомерно чистых амидов гликольурилкарбоновых кислот с конфигурацией хиральных центров (S)-2-((3aS,6aR) и (R)-2-((3aR,6aS) составили 22%-47%. Во втором подходе использовался разработанный нами для рацемических амидов метод, заключающийся в конденсации энантиомерно чистых гликольурилкарбоновых кислот с КДИ на первой стадии с дальнейшим взаимодействием промежуточных производных имидазола с различными аминами на второй. Продолжительность синтеза амидов составляет всего 15 минут. Выходы целевых амидов гликольурилкарбоновых кислот составили 29-58%. Методом 1Н ЯМР спектроскопии было показано, что эпимеризации целевых амидов не происходит. Поэтому второй подход синтеза амидов гликольуриловых кислот является более перспективным и может использоваться при получении энантиомерно чистых амидов гликольурилкарбоновых кислот, что является одним из важнейших результатов проекта.
Другой класс производных гликольурилкарбоновых кислот – гидразоны синтезированы из гликольурилкарбоновых кислот через промежуточное образование их метиловых эфиров и гидразидов.
Для синтеза новых типов гликольурилов - имино-, тиоимино-, селено- и тиоселеногликольурилов разработан общий метод получения большого числа новых производных гликольурилов на основе моно- и дитиогликольурилов. На первой стадии неописанные ранее тиоурониевые соли синтезированы S-метилированием MeI моно- и дитиогликольурилов с высокими выходами 83-94%. Строение отдельных представителей изотиоурониевых солей было подтверждено также и с помощью РСА. Целевые имино- и тиоиминогликольурилы с высокими выходами от 51% до 99%.получили реакциями нуклеофильного замещения S-Me группы в тиоурониевых солях на аминогруппу с образованием иминной связи. В конденсации вводились изотиоурониевые соли и различные аминамы. При проведении реакций изотиоурониевых солей с первичными аминами оптимальным было использование эквимолярного соотношением реагентов (1:1). Со вторичными аминами морфолином и этилендиамином реакции проводили при другом соотношении реагентов. Было установлено, что необходимо использовать 2 моль-эквивалента морфолина и 0.5 моль-эквивалента этилендиамина. Выходы целевых имино и тиоиминогликольурилов составили от 23% до 90%. Строение отдельных продуктов было подтверждено методом РСА.
Селено- и тиоселеногликольурилы с выходами 20%-78% получены взаимодействием изотиоурониевых солей с NaHSe, генерируемого из Se и NaBH4, в инертной атмосфере. Выявлено, что оптимально проводить эти конденсации при 50 °С в течение 12 часов, используя следующее соотношение исходных реагентов Se : NaBH4 : изотиоурониевая соль 3:3:1.
Разработан высокоселективный метод направленного синтеза широкого круга новых конденсированных трициклических соединений, содержащих аннелированные имидазолидиновые и 1,3,5-тризинановый циклы, циклоаминометилированием моно- и дитиогликольурилов формальдегидом и первичными аминами. Показано, что проведение мультикомпонентной конденсации более эффективно, чем постадийное (1-ая стадия – гидроксиметилирование тиогликольурилов, 2-ая стадия – конденсация гидроксиметилтиогликольурилов с первичными аминами).
Исходные семитиогликольурилы и дитиогликольурилы наработаны по оригинальной методике трехкомпонентной конденсацией KSCN и соляной кислоты с 4,5-дигидроксиимидазолидин-2-онами (тионами), полученных из соответствующих мочевин и тиомочевин с глиоксалем. Для неописанного 1-метилсемитиогликольурила использовали трехстадийный синтез из доступных реагентов: тиомочевины, глиоксаля, МеОН и метилмочевины.
Синтезированные соединения переданы в крупнейшие всемирно признанные центры ИФАВ, Институт Рака (National Cancer Institute, США) и Университет Квинсланда (The University of Queensland, Австралия) для выявления нейротропной, цитотоксической, противоопухолевой и противомикробной активности. Показано, что селено- и тиоселеногликольурилы являются перспективными соединениями лидерами, проявляющими противомикробную активность. 1,3-Диметилселеногликольурил, 1,3-диметилселенотиогликольурил и 1,3-диэтилселенотиогликольурил эффективны в качестве ингибиторов роста грибков Candida albicans (100.39±2.51%; 102.9±0%; 103.2±0.2%) и Cryptococcus neoformans (62.30±20.63%; 95.55±1.15%; 101.65±0.05%). Необходимо отметить и ингибирование роста грамположительных Staphylococcus aureus 1,3-диметилселеногликольурилом и 1,3-диметилселенотиогликольурилом (66.73±2.32%; 75.45±3.85%). Для 1,3-диметилселеногликольурила уже проведена 2 фаза испытаний, показавшая МИКSa = 32 мкг/мл, МИКСa = 0.5 мкг/мл и МИКСт = 0.5 мкг/мл. Изучение действия этого соединения на культуру клеток нормального эпителия человека (HEK-293) показало его безвредность в концентрации >32 мкг/мл (% процент ингибирования роста клеток составил 17.15±2,55%).
В целом в результате выполнения плана работ второго отчетного периода разработаны методы синтеза широкого круга соединений: энантиомерно чистых амидов гликольурилкарбоновых кислот, недоступных ранее гидразидов гликольурилкарбоновых кислот, имино-, тиоимино-, селено- и тиоселеногликольурилов, а также новых тригетероциклических тиогликольурилсодержащих систем. Расширены границы классических методик для реакций Манниха, S-метилирования, получения амидов, синтеза гидразонов и селенирования. Показана перспективность селено- и тиоселеногликольурилов как ингибиторов роста грибков Candida albicans, Cryptococcus neoformans и грамположительных Staphylococcus aureus.
Публикации
1. Баранов В.В., Баганова А.А., Чикунов И.Е., Карноухова В.А., Кравченко А.Н. Unexpected formation of novel two-component gels comprising of glycoluril carboxylic acid amides and imidazole: Synthesis and morphology Tetrahedron Letters, 60, 1174-1178 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2019.03.053
2. Баранов В.В., Барсегян Я.А., Колотыркина Н.Г., Кравченко А.Н. Highly selective synthesis of tricyclic compounds from semithioglycoluril, formaldehyde and amines Mendeleev Communications, 29, 323-325 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2019.05.028
3. Баранов В.В., Яценко Е.Л., Мельникова Е.К., Нелюбина Ю.В., Кравченко А.Н. Efficient method for the synthesis of 1,3-unsubstituted 2-imino-5-oxooctahydroimidazo[4,5-d]imidazolium iodides based on thioglycolurils Химия гетероциклических соединений, 2, 55, 160-166 (год публикации - 2019)
Возможность практического использования результатов
не указано