Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Пирроло[2,1-b][1,3]бензотиазолы представляют собой важный класс конденсированных серо- и азотсодержащих гетероциклов, интенсивно изучаемых в медицинской химии и фармакологии. Нами разработан новый синтетический подход к пирролобензотиазолам, основанный на реакции сужения 1,4-тиазинового цикла в 3-ароилпирроло[2,1-c][1,4]бензотиазин-1,2,4-трионах под действием нуклеофилов. Установлено, что предлагаемый подход хорошо работает в случае алканолов, бензиламина и ариламинов. Изучены возможности и ограничения разработанного подхода. Синтезированные производные пирролобензотиазола представляют интерес для фармацевтики, поскольку их близкие аналоги проявляют ингибирующую активность в отношении CENP-E, интересную для разработки таргетной терапии рака. В течение первого года реализации проекта взаимодействием ацилпировиноградных кислот о-аминотиофенолом в присутствии дициклогексилкарбодиимида наработаны исходные гетероциклические енамины, ацилированием которых оксалилхлоридом наработаны целевые пирролобензотиазинтрионы. При попытках расширения ряда доступных пирролобензотиазинтрионов на более широкий ряд ацильных заместителей, при использовании условий из разработанной нами ранее методики, вместо целевых пирролобензотиазинтрионов образовывались ранее неизвестные пирролобензотиазолдионы или их неразделимые смеси. Образование пирролобензотиазолдионов, по-видимому, происходило в результате взаимодействия пирролобензотиазинтрионов с HCl, образующимся в реакции ацилирования. Исходя из этого предположения, нам удалось оптимизировать синтез пирролобензотиазинтрионов, снизив образование пирролобензотиазолдионов до следовых количеств, выдуванием образующегося HCl пропусканием безводного аргона через реакционные смеси ацилирования енаминов оксалилхлоридом. Взаимодействием пирролобензотиазинтрионов с водой получены ранее неизвестные продукты гидратации. Взаимодействием пирролобензотиазинтрионов с алканолами получено два ряда продуктов: продукты нуклеофильного присоединения алканолов по атому C3a пирролобензотиазинтрионов и искомые продукты сужения 1,4-тиазинового цикла. Удалось найти условия для селективного синтеза каждого из этих рядов. Взаимодействием пирролобензотиазинтрионов с первичными аминами (ариламины и бензиламин) получено два ряда продуктов: продукты нуклеофильного присоединения аминов по атому C1 пирролобензотиазинтрионов с последующим раскрытием цикла по связи C1–N и продукты сужения 1,4-тиазинового цикла. В реакции пирролобензотиазинтрионов с морфолином удалось выделить продукты нуклеофильного присоединения NH морфолина по атому C1 пирролобензотиазинтрионов с последующим раскрытием цикла по связи C1–N. Для исследования оптимизации условий проведения исследованных реакций методом ВЭЖХ-УФ пришлось дериватизировать in situ образующиеся продукты сужения цикла для получения хорошего сигнала на ВЭЖХ. Дериватизация велась аминированием 3-гидроксипиррол-2-оного фрагмента дициклогексилкарбодиимидом. Интересные результаты были получены со стерически затруднёнными и/или слабыми мононуклеофилами (трет-бутиловый спирт, бензиловый спирт, бензгидрол, 2-аминобензотиазол). При взаимодействии пирролобензотиазинтрионов с ними вместо ожидаемых продуктов сужения 1,4-бензотиазинового цикла были получены пирролобензотиазолдионы. В данном случает реакция, по-видимому, протекает по схеме аналогичной схеме реакции пирролобензотиазинтрионов с HCl. Поскольку разработанные соединения близки по структуре к известным противоопухолевым соединениям – ингибиторам центромер-ассоциированного белка Е (CENP-E), представлялось интересным исследовать возможности их связывания с этой мишенью методом молекулярного докинга. Согласно полученным результатам, исследованные соединения показали очки связывания на уровне лиганда сравнения или выше, чем у него, что может свидетельствовать о большем сродстве этих соединений к исследуемому протеину. По результатам молекулярного докинга было отобрано несколько представителей синтезированных соединений, и исследованы их цитотоксические свойства в отношении раковых клеток колоректальной карциномы и нормальных клеток человека. В результате установлено, что одно из них обладает выраженным селективным цитотоксическим эффектом. Кроме того, ряды синтезированных соединений были исследованы на противомикробные свойства в отношении патогенов Staphylococcus aureus, Escherichia coli. В результате установлено, что несколько представителей обладают ингибирующей активностью в отношении S. aureus. Ряды синтезированных соединений были исследованы на росторегулирующую активность в отношении зеленых микроводорослей Chlorella vulgaris. В результате предварительного скрининга установлено, что часть из этих соединений обладает ростостимулирующей активностью.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Нами расширены границы применения нового синтетического подхода к пирролобензотиазолам, основанного на реакции сужения 1,4-тиазинового цикла в 3-ароилпирроло[2,1-c][1,4]бензотиазин-1,2,4-трионах под действием нуклеофилов. Установлено, что предлагаемый подход хорошо работает и в случае оснований Шиффа и карбодиимидов. Изучены возможности и ограничения разработанного подхода на 1,3-бинуклеофилах и C=N нуклеофилах. Синтезированные производные пирролобензотиазола представляют интерес для фармацевтики, поскольку их близкие аналоги проявляют ингибирующую активность в отношении CENP-E, интересную для разработки таргетной терапии рака. В течение второго года реализации проекта при исследовании взаимодействия пирролобензотиазинтрионов с первичными β-CH енаминами, содержащими электроноакцепторные заместители при двойной связи удалось выделить лабильные продукты реакции – спиробисгетероциклы. Поскольку результаты исследования реакции пирролобензотиазинтрионов с енаминами были не особо удовлетворительными, мы исследовали реакции пирролобензотиазинтрионов с индолом и 2,3-диметилхиноксалином. Взаимодействием бензоилпирролобензотиазинтриона с 2,3-диметилхиноксалином был получен ранее неизвестный хиноксалинилпирролобензотиазин. Взаимодействием пирролобензотиазинтрионов с индолом были получены ранее недоступные индолилпирролобензотиазины. В целом реакции пирролобензотиазинтрионов с енаминами, 2,3-диметилхиноксалином и индолом протекали по классическим путям взаимодействия гетарено[e]пиррол-2,3-дионов (5-окса- и 5-аза-аналогов пирролобензотиазинтрионов) с такими реагентами, и искомых продуктов сужения цикла обнаружено не было. С N,N´-диалкилзамещенными мочевинами обнаружено новое направление нуклеофильной трансформации пирролобензотиазинтрионов, сопровождаемое сужением тиазинового цикла, ведущее к образованию 5-(1-(бензо[d]тиазол-2-ил)-1,3-диоксопропан-2-илиден)-имидазолов. Подобный каскад нуклеофильных рециклизаций ранее не встречался в химии 1H-пиррол-2,3-дионов. В реакциях пирролобензотиазинтрионов с енолами удалось выделить два ряда продуктов – гетероциклические альдоли и гетероциклические ансамбли. В реакциях пирролобензотиазинтрионов с основаниями Шиффа впервые были выделены тетрациклические алкалоидоподобные продукты. Образование этих соединений происходит диастереоселективно через стадии сужение тиазинового цикла под действием нуклеофила – внутримолекулярная циклизация. Кроме того, при оптимизации реакции пирролобензотиазинтрионов с основаниями Шиффа были выделены побочные продукты этой реакции – бензотиазинилиденпирролы. В реакциях пирролобензотиазинтрионов с диалкилкарбодиимидами впервые были выделены тетрациклические алкалоидоподобные продукты. Поскольку разработанные соединения близки по структуре к известным противоопухолевым соединениям – ингибиторам центромер-ассоциированного белка Е (CENP-E), представлялось интересным исследовать возможности их связывания с этой мишенью методом молекулярного докинга. Согласно полученным результатам, исследованные соединения показали очки связывания не выше уровня лиганда сравнения, что может свидетельствовать о сродстве этих соединений к исследуемому протеину. По результатам молекулярного докинга было отобрано несколько представителей синтезированных соединений, и исследованы их цитотоксические свойства в отношении раковых клеток колоректальной карциномы и нормальных клеток человека. В результате установлено, что ни одно из них не обладает выраженным селективным цитотоксическим эффектом. Кроме того, ряды синтезированных соединений были исследованы на противомикробные свойства в отношении патогенов Staphylococcus aureus, Escherichia coli. В результате установлено, что несколько представителей обладают ингибирующей активностью в отношении S. aureus. Ряды синтезированных соединений были исследованы на росторегулирующую активность в отношении зеленых микроводорослей Chlorella vulgaris. В результате предварительного скрининга установлено, что часть из этих соединений обладает ростостимулирующей активностью.