Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В отчетном периоде Проекта 2020 планировалось проведение работ по трем направлениям: 1. Детальные микробиологические исследования соединений-лидеров, полученных в Проекте 2017. 2. Разработка методов синтеза новых типов бис-четвертичных аммониевых солей. 3. Разработка эффективных методов мультикомпонентного регио- и стереоселективного синтеза новых производных пиперидина. 1. Детальные микробиологические исследования соединений-лидеров, полученных в Проекте 2017. Для двух соединений-лидеров, синтезированных в Проекте 2017, были осуществлены более детальные микробиологические исследования. Исследования проводились на референс-штаммах (или библиотечныых штаммах) микроорганизмов E. coli ATCC 25922, K. pneumon. ATCC 70060, S. aureus ATCC 43300, P. aeruginosa ATCC27853 и A. baumannii ATCC 15308, а также клинических штаммах E. coli В-3421/19, K. pneumoniae B-2523/18, S. aureus В-8648, P. aeruginosa B-2099/18 и A. baumannii B-2926/18. В качестве образцов сравнения были выбраны активные компоненты известных антисептических средств: октенидин (OCT), мирамистин (Mir), бензалкония хлорид (BAC) и цетилпиридиния хлорид (CPC). На основании полученных данных можно сделать следующие выводы: • Моно-ЧАС (мирамистин, бензалкония хлорид и цетилпиридиния хлорид) уступают протестированным бис-ЧАС. Причем, мирамистин и бензалкония хлорид являются неактивными практически против всех протестированных штаммов бактерий. • Бис-ЧАС. Активность соединений-лидеров в целом сравнима с самым эффективным в настоящее время антисептиком данного класса октенидином. На штаммах E. coli, K. pneumon и S. aureus, соединения-лидеры незначительно уступают по эффективности октенидину. Против синегнойной палочки P. aeruginosa активность данных трех бис-ЧАС одинакова. А против A. baumannii соединения-лидеры превосходят октенидин. Протестированные соединения-лидеры могут стать основой антисептических и дезинфицирующих средств – аналогов импортных препаратов, широко представленных на Российском рынке (все без исключения активные ингредиенты препаратов производятся за рубежом). С учетом политики импортозамещения данный результат является прорывным. Работы в данном направлении выполнены в полном объеме. В отчетном году были проведены микробиологические исследования двух соединений-лидеров против бактериальных биопленок. При оценке антибактериальной активности четвертичных аммонийных соединений на основе пиридина против штаммов бактерий различных видов было показано, что соединения-лидеры обладали высоким уровнем антибактериальной активности против всех исследуемых штаммов бактерий как в планктонной форме, так и в форме биопленок. При этом, грамположительные бактерии обладали наибольшей чувствительностью к исследуемым соединениям, чем грамотрицательные. Наибольший уровень устойчивости среди грамотрицательных бактерий был выявлен для штаммов бактерий P. aeruginosa. В ходе исследования было выявлено, что в подавляющем большинстве биопленки тестируемых штаммов были более устойчивы к исследуемым соединениям, чем эти же штаммы бактерий в планктонной форме Работы в данном направлении выполнены в полном объеме. 2. Разработка методов синтеза новых типов бис-четвертичных аммониевых солей. Опубликована статья в журнале Q1 по синтезу и микробиологическим свойствам бис-ЧАС с орто- и пара-расположением бифенильного и оксибифенильного спейсеров относительно пиридиновых ядер. RSC Adv., 2021, Vol. 11, 06, 3429-3438. https://doi.org/10.1039/d0ra08900a В отчетном периоде с использованием разработанной ранее методологии были синтезированы симметричные бис-ЧАС на основе: 1. 1,4-гидрохинона. 2. резорцина: 3. пирокатехина: Синтезированные бис-ЧАС были протестированы против наиболее резистентных патогенных грамм-положительных (Staphylococcus aureus) и грамм-отрицательных (Escherichia Coli, Pseudomonas aeruginosa, K. Pneumoniae, A. baumannii) бактерий, а также двух типов грибков (C. Neoformans and C. Albicans). Помимо этого, было изучено цитотоксическое действие синтезированных соединений на человеческих эмбриональные клетках почек (Human embryonic kidney cells, Hk) и эритроцитах человека (Human red blood cells, Hm). В качестве образцов сравнения были выбраны бензалкония хлорид (BAC), хлоргексидина биглюконат (CHG), октенидин (OCT), цетилпиридиния хлорид (CPC), а также соединения-лидеры, полученные в Проекте 2017. Среди полученных соединений выявлены три соединения-лидера, сравнимые или превосходящие по антибактериальной активности или цитотоксичности коммерческий октенидин (наиболее эффективный антисептик данного класса соединений). По данным материалам была подготовлена статья, которая направлена в журнал ChemMedChem (Q1). В настоящий момент она прошла первичное рецензирование. Скрин с ответом из редакции, а также текст работы представлены в разделах 5 и 6 (приложения 1 и 2). Работы в данном направлении выполнены в полном объеме. 3. Разработка эффективных методов мультикомпонентного регио- и стереоселективного синтеза новых производных пиперидина. Получены новые алкиловые эфиры (4RS,6SR)-5,5-дициано-2-алкил-4,6-диарил-1,4,5,6-тетрагидропиридин-3-карбоновых кислот. Доказан механизм их образования. Установлено, что реакция протекает через последовательное образование двух полупродуктов: алкиловых эфир (2RS,3SR,4RS,6SR)-5,5-дициано-2-гидрокси-2,4,6-триарилпиперидин-3-карбоновых кислот и метиловых эфиров (4RS,6SR)-5,5-дициано-2-арил-4,6-диарил-3,4,5,6-тетрагидропиридин-3-карбоновых кислот. Проведены ЯМР и рентгеноструктурные исследования. В результате, механизм данной реакции представляет собой еще более сложную последовательность стадий Михаэля – Манниха – внутримолекулярной циклизации – дегидратации – таутомеризации. За отчетный период был осуществлен первый пример псевдопятикомпонентной стереоселективной реакции образования фторзамещенного пиперидина. В результате между альдегидами, малононитрилом, фторзамещенным ацетоуксксным эфиром и ацетатом аммония получены эфиры (3SR,4RS,6SR)-5,5-дициано-2-гидрокси-4,6-диарил-2-(фторалкил)пиперидин-3-карбоновых кислот. Данные соединения содержат в своей структуре четыре стереоцентра. Однако образуется только один стереоизомер. Стереохимия была доказана ренгеноструктурным анализом. Работы по мультикомпонентному синтезу производных пиперидина на данном этапе проекта выполнены в полном объеме.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1. Разработаны методы синтеза новых типов бис-четвертичных аммониевых соединений на основе пиридиниевых солей. Разработана методология получения биспиридиниевых соединений. Стратегия синтеза четвертичных аммонийных соединений включала в себя два шага: • Сборка «заготовки» ядро-спейсер-ядро (одна-две стадии), N-алкилирование получаемых «заготовок» алкилгалогенидами с получением солей. 1.1. Синтез новых бис-ЧАС на основе дигидроксибензолов. Синтезированы бис-ЧАС на основе различных дигидроксибензольных линкеров: 1,4-гидрохинона, резорцина и пирокатехина. Получены бис-ЧАС с замещением во всех (орто-, мета- и пара) по отношению к пиридиниевому кольцу. Работы были закончены в первый год выполнения Проекта, статья по данным материалам опубликована в июле 2021 г в журнале ChemMedChem ChemMedChem, 2021, Vol. 16, 2954-2959. Q1. IF(2020)=3.466. https://doi.org/10.1002/cmdc.202100284 1.2. Синтез новых бис-ЧАС на основе терфенила. Дополнительно в отчетном году было проведено исследование активности ранее полученных биспиридиниевых солей на основе терфенилового спейсера 6-7 (3,3'-([1,1':4',1''-терфенил]-4,4''-диилбис(окси))бис(1-октилпиридиний) дибромид; 3,3'-([1,1':4',1''-терфенил]-4,4''-диилбис(окси))бис(1-нонилпиридиний) дибромид) против клинических штаммов. Исследование показало, что бактериостатические и бактерицидные свойства уменьшаются с увеличением количества ароматических циклов в спейсере биспиридиневых солей. Данная часть Проекта выполнена сверх плана и опубликована. AIP Conf. Proc., 2021, Vol. 2388, 020046. https://doi.org/10.1063/5.0070336 2. Разработаны методы синтеза нового типа трис-четвертичных аммониевых соединений на основе 1,3,5-тригидроксибензольного линкера. С использованием ранее разработанной методологии получения бис-ЧАС с замещением линкера во всех (орто-, мета- и пара-) положениях по отношению к пиридиниевому кольцу были синтезированы новые мета- и орто-замещенные трис-пиридиниевые соли с 1,3,5-триоксибензоловым спейсером: (3,3',3''-(бензол-1,3,5-трииилтрис(окси))трис(1-алкилпиридиний)) трибромиды) и (2,2',2''-(бензол-1,3,5-трииилтрис(окси))трис(1-алкилпиридиний)) трибромиды). 3. Изучение антибактериальной и противогрибковой активности полученных ЧАС. 3.1. Изучение активности новых ЧАС против штаммов бактерий в планктонной форме. 3.2. Изучение активности новых ЧАС против бактериальных биопленок. 3.3. Детальные микробиологические исследования соединений-лидеров. 3.4. Изучение микробиологических свойств соединений-лидеров и антисептических составов на их основе. Установлены закономерности структура – антимикробная активность. Материалы по данному направлению опубликованы. Pharmaceuticals, 2022, Vol. 15, 514. Q1. IF(2020)=5.863. https://doi.org/10.3390/ph15050514 4. Разработка эффективных методов мультикомпонентного регио- и стереоселективного синтеза новых производных пиперидина. Осуществлены: 4.1. Мультикомпонентный стереоселективный синтез полизамещенных 1,4,5,6-тетрагидропиридинов. Выявлены особенности механизма. Установлено, что образование 1,4,5,6-тетрагидропиридинов протекает через последовательность стадий Михаэля – Манниха – внутримолекулярной циклизации – дегидратации – таутомеризации. Данный материал принят к публикации в журнале Известия АН, Серия химическая и выйдут в 2022г в №6. 4.2. Мультикомпонентный стереоселективный синтез фторзамещенных пиперидинов. В результате реакций между альдегидами, активированным олефином, фторзамещенным ацетоуксксным эфиром и ацетатом аммония получены эфиры (3SR,4RS,6SR)-4,6-диарил-2-гидрокси-5,5-дициано-2-трифторметил-пиперидин-3-карбоновых кислот (X=CN), содержащие 4 стереоцентра и эфиры (2RS,3SR,4RS,5RS,6SR)-4,6-диарил-2-гидрокси-5-циано-2-трифторметил-пиперидин-3,5-дикарбоновых кислот (X=CО2R), содержащие 5 стереоцентров. Во всех случаях в спектрах ЯМР было зафиксировано образование одного диастереомера. ЯМР исследования (в том числе 2-D) позволили определить конфигурацию получаемых соединений. Данный материал принят к публикации в журнале Mendeleev Communications. 4.3. Осуществлен первый пример четырехкомпонентной реакции с участием активированного олефина, альдегида, пиридиниевой соли метилбромацетата и ацетата аммония с образованием 1-[(3SR,4RS,6SR)- 4,6-диарил-2-оксо-5,5-дициано-пиперидин-3-ил]пиридиний бромида. Конфигурация полученной соли была определена рентгеноструктурным анализом. 5. На основе полученных в Проекте результатов в отчетный период опубликовано 3 статьи (две из них в Q1) и принято к публикации 2 статьи. Все работы по Проекту в отчетном периоде выполнены в полном объеме.