Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На первом этапе проекта выполнены следующие работы: • Получена широкая серия исходных функционализированных субстратов классическими методами органической химии; для синтеза некоторых соединений оптимизированы оригинальные подходы. • Осуществлен поиск и оптимизация реакционных условий для ключевой стадии циклоконденсации альдегидов с бинуклеофильными реагентами на примере модельных субстратов. • Изучена область применения и ограничения разработанного метода; синтезирована широкая серия высокоперспективных простейших аналогов природного соединения заданной архитектуры на примере меридианина, функционализированных заместителями различной природы. • Исследована реакционная способность некоторых целевых синтезированных соединений. • Проведен первичный скрининг биологической активности синтезированных соединений на различных клинических и лабораторных штаммах патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (в том числе, штаммах, резистентных к различным препаратам); исследована цитотоксическая активность соединений-лидеров. • Проведен теоретический анализ в области синтеза аналогов природных алкалоидов рутекарпина и люотонинов А, В. • Начато исследование реакции циклоконденсации для синтеза 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазола; изучение однореакторного многокомпонентного синтеза 2-арил-3,4-дигидроимидазо[4,5-b]индола. • По результатам выполнения первого этапа проекта готовится к публикации рукопись, которая будет отправлена в редакцию профильного международного журнала. Таким образом, все заявленные работы по всем частям проекта выполнены в полном объеме. Достигнуты значимые результаты, соответствующие заявленному плану работ: 1. Разработан эффективный метод синтеза 2-(1H-индол-3-ил)хиназолин-4(3H)-она, основанный на использовании мягких кислотных условий, легкодоступных исходных соединений, позволяющий строить целевые продукты за минимальное количество стадий, с наименьшими усилиями и расходами, легко масштабируемый до полупромышленных масштабов. Рассмотрены особенности протекания ключевой реакции; проведена оценка влияния ряда параметров: природы растворителей, природы и концентрации катализатора, температурного режима. 2. На базе «молекулярной платформы» в простых реакционных условиях синтезирован широкий ряд новых высокоперспективных соединений. Показаны возможности и ограничения разработанного метода. 3. В процессе исследований обнаружен неожиданный результат, имеющий важную теоретическую и прикладную ценность. А именно, синтезирован N,N-диметил-1H-индол-3-карботиоамид, который до настоящего момента ранее не был получен в аналогичных условиях. 4. Изучены химические свойства синтезированных соединений, в результате чего показано преимущество разработанного метода – возможность эффективной и простой функционализации целевой молекулы, в том числе, введения двух и более фармакофорных фрагментов, в зависимости от требуемых фармакохимических характеристик. 5. Установлено, что новые производные меридианина – индолилхиназолиноны обладают умеренной и высокой бактериостатической активностью против некоторых культур микроорганизмов, среди которых наиболее важным является действие 2-(5-йод-1H-индол-3-ил)хиназолин-4(3H)-она против устойчивого к метициллину штамма S. aureus (MRSA). Наряду с антибактериальной активностью производные хиназолинона и производные индола проявили противогрибковую активность в отношении Candida albicans. Наиболее перспективное соединение-лидер – 2-(5-йод-1H-индол-3-ил)хиназолин-4(3H)-он, наряду с высоким бактериостатическим эффектом продемонстрировал способность ингибировать рост M. tuberculosis. Количественная оценка цитотоксичности соединений-лидеров 2-(5-йод-1H-индол-3-ил)хиназолин-4(3H)-она и 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазола в отношении здоровых клеток млекопитающих HEK293 позволила отнести их к группе умеренно токсичных. 6. Обнаружена возможность вовлечения в процесс циклоконденсации о-фенилендиаминов, содержащих различные по природе заместители. Синтезирована серия производных 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазола, запланированных на второй год выполнения проекта. Проведены стартовые эксперименты для синтеза 2-(4-нитрофенил)-3,4-дигидроимидазо[4,5-b]индола в однореакторном режиме. 7. Показано, что синтезированные в ходе выполнения данного этапа проекта соединения, могут выступать удобными исходными соединениями для создания полигетероциклических систем – аналогов природных алкалоидов рутекарпина и люотонинов А, В, что, в свою очередь, открывает новые горизонты исследований в поиске веществ, представляющих высокую фармакологическую ценность.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках второго года выполнения проекта согласно заявке выполнены следующие работы: 1. Проведена оценка области применения и ограничений разработанного метода на предыдущем этапе работы; осуществлен синтез широкой серии производных 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазола, а также их структурных аналогов, реакцией циклоконденсации бинуклеофильных реагентов с различными альдегидами; изучено влияние структурных и электронных факторов на ход и эффективность ключевых превращений. Исследованы границы применимости разработанных реакционных условий для синтеза производных N,N-диметил-1H-индол-3-карботиоамида, получено несколько образцов и изучена их антибактериальная активность. 2. Изучена реакционная способность некоторых целевых синтезированных соединений. Модифицированы структуры наиболее перспективных объектов. Показана возможность синтеза конденсированных полигетероциклических систем на основе бензимидазола посредством однореакторной восстановительной циклизации. 3. Показаны ограничения однореакторного многокомпонентного синтеза имидазолов, аннелированных с индольным фрагментом. Проведен анализ влияния ряда параметров: природы растворителей, природы и концентрации реагентов, температурного режима и др. 4. Проведен скрининг биологической активности синтезированных соединений, изучена взаимосвязь «структура – активность», выявлены соединения-лидеры. 5. Осуществлен углубленный анализ биологической активности перспективных кандидатов первого и второго года выполнения проекта, определены параметры, характерные для эффективных и конкурентоспособных антибактериальных соединений. Изучена способность ведущих соединений убивать клетки в составе зрелых биопленок и оказывать влияние на процесс формирования биопленок; проведен анализ цитотоксической активности. 6. Проведены дополнительные исследования на основе молекулярного докинга на предмет способности замещенных индолилбензимидазолов и индолилхиназолинонов связываться с потенциальными мишенями, с целью определения их механизма антибактериального действия. 7. Изучены некоторые синтетические возможности 3-амино-2-(1H-индол-3-ил)хиназолин-4(3H)-она с целью поиска перспективных соединений для нужд медицинской химии. 8. По результатам выполнения второго этапа проекта опубликовано две научные статьи по-новому для коллектива исследователей направлению в рецензируемом профильном международном журнале «Molecules» (Scopus и WoS). Таким образом, все заявленные работы по всем частям проекта выполнены в полном объеме. Достигнуты значимые результаты, соответствующие заявленному плану работ: 1. Получена широкая библиотека структурных аналогов алкалоида меридианина, в количестве необходимом для биологических испытаний. Обнаружена возможность вовлечения в процесс циклоконденсации бинуклеофильных реагентов, содержащих различные по природе заместители. 2. Изучена реакционная способность 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазолов и их простейших аналогов посредством реакции алкилирования, ацилирования, формилирования. Осуществлена модификация структуры наиболее перспективных объектов. Получены высокоперспективные конденсированные полигетероциклические соединения на основе бензимидазола посредством однореакторной восстановительной циклизации. 3. В ходе выполнения проекта получены незапланированные результаты, имеющие теоретическую и прикладную значимость. А именно, синтезированы спиро-производные индолинона посредством однореакторной многокомпонентной реакции. Ввиду высокой прикладной значимости спирооксиндолов детальные исследования в рамках этого направления будут продолжены. 4. При исследовании антимикробных свойств 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазолов обнаружена значительная активность ряда соединений по отношению к Staphylococcus aureus ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 43300 (MRSA), Mycobacterium smegmatis (mc2155/ATCC 700084) и Candida albicans ATCC 10231. Высокую активность в отношении стафилококков демонстрировали 5-бром-2-(5-бром-1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазол и 2-(5-бром-1H-индол-3-ил)-6,7-диметил-1H-бензо[d]имидазол (МПК < 1 мкг/мл). Кроме того, низкие значения МПК были детектированы у 2-(1H-индол-3-ил)-1-метил-1H-бензо[d]имидазола по отношению к M. smegmatis и C. albicans (3.9 мкг/мл и 3.9 мкг/мл). 2-(5-Бром-1H-индол-3-ил)-6,7-диметил-1H-бензо[d]имидазол показал низкие значения МПК 3.9 мкг/мл по отношению к C. albicans. 5. Показана высокая антибиопленочная активность некоторых синтезированных соединений, что является важным показателем конкурентоспособности для поиска новых антибактериальных агентов, которые могут быть использованы для создания эффективных антибактериальных препаратов отечественного производства. 6. В результате исследования соединений in silico было показано, что в наборе синтезированных производных индолилхиназолинона присутствуют соединения с достаточно эффективными значениями энергии связывания (-∆G) в моделях белков, используемых для молекулярного докинга, что демонстрирует потенциальную способность связывать (p)ppGpp-синтетазы. Исследования по идентификации мишеней на основе молекулярного докинга позволили получить три правдоподобные модели взаимодействия для исследованных производных 2-(1H-индол-3-ил)-1H-бензо[d]имидазола. Эти модели предполагают, что (p)ppGpp-синтетазы/гидролазы, белки FtsZ или пируваткиназы потенциально могут быть вовлечены в механизм их антибактериального действия.