Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Первый год выполнения проекта (2019-2020) был посвящен поиску нового метода получения представителей ряда арил(индол-3-ил)ацетамидов, как соединений, представляющих интерес с точки зрения противораковой активности. Это продиктовано, прежде всего, найденной нами ранее активностью близких по структуре индолилацетогидроксамовых кислот. Наработка библиотеки таких веществ позволит выявить соединения-лидеры и установить связь структура-биологическая активность. В ходе выполнения первого этапа проекта, прежде всего, был осуществлен синтез исходных соединений. 4-Оксо-2,4-диарилбутиронитрилы были получены из соответствующих халконов аналогично методике, описанной ранее c высоким выходом [U. Pedersen, et al, Liebigs Ann, 1985, 1557-1569]. Был разработан метод синтеза 4-(2-нитрофенил)-4-оксо-2-арилбутиронитрилов и 4-(2-аминофенил)-4-оксо-2-арилбутиронитрилов присоединением НCN к соответствующим 2'-нитрохалконам и 2'-аминохалконам. 4-(2-Нитрофенил)-4-оксо-2-арилбутиронитрилы могут быть восстановлены с высоким выходом порошком железа в уксусной кислоте по аналогии с работой [A.V. Butin, et al, Tetrahedron, 2007, 63(2), 474-491]. Был разработан метод синтеза (E)-2-(3-оксоиндолин-2-илиден)-2-фенилацетонитрилов взаимодействием 2'-нитрохалконов с KCN. Данный неожиданный результат был получен изменением порядка добавления KCN и AcOH к раствору 2'-нитрохалконов. Нагревание 2'-нитрохалкона с двухкратным избытком KCN в метаноле, с последующим введением уксусной кислоты дает целевой оксоиндолин, который выпадает при охлаждении из реакционной смеси. Изучен механизм реакции, проведена оптимизация условий. Очистка большинства (E)-2-(3-оксоиндолин-2-илиден)-2-фенилацетонитрилов может быть осуществлена путем перекристаллизации, что позволило нам в сжатые сроки получить библиотеку из 17 представителей ряда с выходом 46-92%. Результаты исследования приняты к публикации в журнал RSC advances. Была исследована реакция Фишера между 4-оксо-2,4-диарилбутиронитрилами и арилгидразинами в среде полифосфорной кислоты. В мы установили, что оптимальным является превращение нитрилов в гидразоны 4-оксо-2,4-диарилбутирамидов. Реакция последних в ПФК давала соответствующие 2-(2-фенилиндол-3-ил)ацетамиды с выходом 52-65%. Таким образом, мы осуществили синтез ряда 2-(индол-2-ил)ацетамидов, проявляющих наибольший интерес с точки зрения изучения активности по отношению к различным культурам раковых клеток – содержащих 3,4-диметилфенильный, β-нафтильный или 5,6,7,8-тетрагидронафталин-2-ильный заместители. В сотрудничестве с коллегами из New Mexico Tech и Texas State University полученные соединения были протестированы на противораковую цитостатическую активность на примере культур клеток рака шейки матки HeLa и рака молочной железы MCF-7. Наиболее активными оказались амиды, содержащие 4-метоксифенильный (GI50 MCF7 - 0.51 Мкмоль, GI50 HeLa - 0.347 Мкмоль) и 4-диметиламинофенильный (GI50 MCF7 - 0.38 Мкмоль, GI50 HeLa - 0.413 Мкмоль) заместители, поэтому нами было решено испытать 2-(4-метоксифенил)-2-(2-(5,6,7,8-тетрагидронафталин-2-ил)-1H-индол-3-ил)ацетамид в виде отдельных энантиомеров. Для разделения рацемической смеси применялся жидкостной хроматограф LС 20 (Shimadzu) и препаративные колонны Lux cellulose-1 с хиральной неподвижной фазой. Оказалось, что один энантиомер имеет на 2 порядка большую активность (GI50 0.21 µМ, MCF7), чем другой (изомер B, GI50 20.87 µМ, MCF7), в то время, как рацемат имеет активность GI50 0.51 µМ. Нами был разработан метод энантиоселективного синтеза 2-(индол-3-ил)ацетамидов. Для этого было осуществлено присоединение синильной кислоты к (Е)-3-(4-метоксифенил)-1-(5,6,7,8-тетрагидронафталин-2-ил)проп-2-ен-1-ону по аналогии с описанной методикой [Y.‐F. Wang, et al, Eur. J. Org. Chem., 2013, 21, 4624-4633]. Далее нитрил был превращен в индолилацетамид способом, использованным нами для рацемической смеси. Анализ полученного 2-(4-метоксифенил)-2-(2-(5,6,7,8-тетрагидронафталин-2-ил)-1H-индол-3-ил)ацетамида с помощью жидкостного хроматографа показал, что энантиомерный избыток составил 88%, что можно улучшить путем перекристаллизации продукта из смеси бензол/петролейный эфир. Работа над статьей по этой части проекта закончена, до отправки в редакцию остается нерешенной лишь задача определения конфигурации полученных оптических изомеров. В ходе представленной работы были наработаны исходные соединения: 4-оксо-2,4-диарилбутиронитрилы и 4-(2-аминофенил)-4-оксо-2-арилбутиронитрилы. В ходе оптимизации условий мы обнаружили неожиданную реакционную способность 2'-нитрохалконов – способность превращаться в (E)-2-(3-оксоиндолин-2-илиден)-2-фенилацетонитрилы под действием KCN. Данное превращение было принято к печати в журнал RSC advances. На основе 2,4-диарил-4-оксобутиронитрилов был разработан метод синтеза 2-арил-2-(2-арилиндол-3-ил)ацетамидов. Разработан метод стереоселективного получения данных веществ. Проведены биологические испытания на противораковую цитостатическую активность, в том числе, в виде отдельных энантиомеров. Выявлен ряд соединений с активностью менее 1µМ по отношению к культурам HeLa и MCF 7. Полученные результаты готовятся к публикации. Опубликована 1 статья, индексируемая в Web of Science и Scopus. Таким образом, научные цели проекта, а также заявленные показатели выполнены полностью с небольшим перевыполнением.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В ходе первого года выполнения проекта в ряду к 2-(индол-3-ил)ацетамидов нами были найдены высокоактивные соединения по отношению к клеточным культурам HeLa и MCF-7. Чтобы покрыть более широкую область химического пространства, в течение второго года наше внимание был сосредоточено на эффективных подходах к изомерным 2-(индол-2-ил)ацетамидам. Как ожидалось, данные соединения также должны проявлять противораковую активность, при этом, внимание к данному классу соединений проявляла не только одна наша научная группа. В 2020 году в подтверждение наших догадок было показано, что некоторые представители данного ряда действительно проявляют хорошую цитостатическую и цитотоксическую противораковую активность в ряду 2-(индол-2-ил)ацетамидов [Laaroussi H., et al, Eur. J. Med. Chem., 2020, 202, 112561]. Этот результат только подчеркивает правильность выбранного нами направления, поскольку показанные в нашей работе методы позволяют получить соединения с несколько другим характером замещения. Для решения задачи наработки большой библиотеки 2-(индол-2-ил)ацетамидов нами был разработано оригинальное каскадное превращение, включающее катализируемую полифосфорной кислотой (ПФК) циклизацию 4-(2-аминофенил)-4-оксобутиронитрилов в соответствующие 2-аминофураны, с последующей рециклизацией, приводящей к образованию индольного ядра. Карбонильная группа выступает в данном случае, как А2-синтон в кислой среде, чем обусловлена ценность метода и его возможности для синтеза малодоступных структур, содержащих необычный набор заместителей, исходя из доступных исходных соединений. Таким образом, нам удалось получить 18 новых 2-(индол-2-ил)ацетамидов с выходом 38-88%. Данные соединения интересны как сами по себе, так и представляют интерес для дальнейших превращений, особенно, учитывая легко функционализируемое свободное положение 3 индола. Для демонстрации применения полученных амидов в синтезе соединений, содержащих известные фармакофорные фрагменты, 2-фенил-2-(индол-2-ил)ацетамид был восстановлен до соответствующего изотриптамина, взаимодействие которого с альдегидами дает гамма-карболины. Оба класса соединений проявляют широкий спектр биологической активности. Наконец, отдельным масштабным исследованием оказалось исследование механизма реакции, поскольку 2-аминофураны, не содержащие сильных акцепторных заместителей в цикле обычно являются нестабильными. В ходе работы над этой частью работы нами был разработан ценный метод синтеза 3,5-диарил-2-аминофуранов циклизацией 2,4-диарил-4-оксобутиронитрилов в среде ПФК. Метод позволяет получать продукты с выходом более 90% с выделением без очистки. Такие фураны нестабильны при нагревании, на силикагеле и даже в таких мягких условиях ионизации как электроспрей, что делает метод крайне ценным подходом для таких универсальных билдинг-блоков. Также, с помощью комбинации защитных групп нами были выделен неимоверно нестабильный интермедиат реакции – производное 3-фенил-5-(2-аминофенил)-2-аминофурана, которое далее было введено в реакцию, что приводило к продукту реакции - 2-фенил-2-(индол-2-ил)ацетамиду. Результаты по данной части работы были опубликованы в статье [Aksenov N.A., el al, J. Org. Chem., 2020, 85 (19), 12128-12146]. В продолжение работ, нами был показан каскадный подход к 2-(индол-2-ил)ацетамидам, содержащим ацетильную группу в положении 3. Для этого в реакционную среду дополнительно вводился ацилирующий реагент. Рассмотрено 2 возможных механизма протекания реакции. Ценных результатов удалось добиться, изучая альтернативные системы реагентов для перегруппировки 4-(2-аминофенил)-4-оксобутиронитрилов в 2-(индол-2-ил)ацетамиды. Применение условий реакции Пиннера позволило получить ряд 2-амино-3-фенил-3,4-дигидро-5H-бензо[b]азепин-5-онов, на основе которых был создан новый подход к аналогам Пауллона, содержащим арильный заместитель в альфа-положении к амидной группе. В тоже время, воздействие системы KOH/ДМСО на 1,3-диарил-3-цианопропаноны послужило основой для метода синтеза недоступных ранее 3,5-диарил-5-гидрокси-1,5-дигидро-2H-пиррол-2-онов. Всего было получено 16 таких соединений с выходом 59-88%. Для демонстрации применения в дальнейших превращениях показана реакция с фенолами и анилинами. Этот неожиданный результат был принят в печать в журнале RSC Advances. Таким образом, ходе представленной работы было показано необычное превращение, приводящее к неописанным ранее 2-арил-2-(1Н-индол-2-ил)ацетамидам, в том числе, 3-ацетилпроизводным, представляющим большой интерес с точки зрения биологической активности, подробно изучен механизм перегруппировки 4-(2-аминофенил)-4-оксо-2-арилбутиронитрилов в 2-(1Н-индол-2-ил)ацетамиды среде полифосфорной кислоты. Предложены оригинальные подходы к аналогам Пауллона, изотриптаминам и гамма-карболинам – соединениям с перспективной противораковой активностью. Выходя за рамки изначального плана, был разработан оригинальный подход к 3,5-дифенил-5-гидрокси-1,5-дигидро-2H-пиррол-2-онам и показано их применение в дальнейших превращениях. Результаты работы были представлены на 2 конференциях, а также, опубликованы в виде двух статей в журналах индексируемых Web of Science: Core collection и Scopus: The Journal of Organic Chemistry (Q1), RSC Advances (Q1),. Таким образом, научные цели проекта и заявленные показатели выполнены полностью с перевыполнением.