1
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата фармацевтических наук
Синтез, свойства и биологическая активность 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов
15.00.02 - Фармацевтическая химия, фармакогнозия
Дозморова Наталья Викторовна
Пермь 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО "Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию".
Научный руководитель:
доктор химических наук, профессор Гейн В.Л.
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Сыропятов Б.Я.
Официальные оппоненты:
доктор фармацевтических наук, профессор Коркодинова Л.М., ГОУ ВПО "Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию";
доктор химических наук, профессор Машевская И.В., ГОУ ВПО "Пермская государственная сельскохозяйственная академия им.Д.Н. Прянишникова".
Ведущая организация:
ГОУ ВПО "Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию".
Защита диссертационной работы состоится "8" декабря 2009 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 208.068.01 при ГОУ ВПО "Пермская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" по адресу: 614990, г. Пермь, ГСП-277, ул. Ленина, 48.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермской государственной фармацевтической академии по адресу: г. Пермь, ул. Крупской, д.46.
Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте ПГФА http://www.pfa.ru "6" ноября 2009 г.
Автореферат разослан "6" ноября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 208.068.01,к. ф. н, доцент Липатникова И.А.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач современной фармацевтической химии является поиск новых биологически активных веществ и создание на их основе малотоксичных препаратов с высокой биологической активностью. С этой точки зрения замещенные 3-гидрокси-3-пирролин-2-оны, их производные и полученные на их основе конденсированные системы гетероциклов представляют собой один из перспективных для изучения классов химических соединений. Среди них обнаружены вещества с противомикробной, противовирусной, противо-воспалительной, анальгетической и ноотропной активностями. Установлено наличие зависимости между химическими свойствами, характером заместителя в положении 1 гетероцикла и биологической активностью. С целью продолжения поиска новых биологически активных веществ среди 1-заме-щенных 3-гидрокси-3-пирролин-2-онов представлялось актуальным введение в положение 1 гетероцикла фармакофорного пиперазиноэтильного, морфоли-ноалкильного остатка, а также остатка триптамина, являющегося биогенным амином, исследовать полученные 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны с целью выявления влияния гетерилалкильного заместителя на химические свойства и биологическую активность полученных соединений.
Цель работы. Целью данного исследования является разработка методов синтеза новых соединений ряда 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, изучение их физико-химических свойств и биологической активности, а также оценка зависимости между строением синтезированных соединений и их биологической активностью.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были предстояло решить следующие задачи:
1. Разработать простые препаративные методы синтеза 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.
2. Получить водорастворимые гидрохлориды 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов.
3. Изучить взаимодействие синтезированных 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с моно - и бинуклеофильными реагентами.
4. Проанализировать результаты испытаний биологической активности синтезированных соединений, изучить зависимость структура-активность и выявить наиболее перспективные вещества для дальнейшего исследования.
Научная новизна. Разработан препаративный метод синтеза ранее неизвестных 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, в основе которого лежит трехкомпонентная реакция эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью ароматического альдегида и 2- (1-пиперазино) - 1-этиламина, 2- (1-морфолино) - 1-этиламина, 3- (4-морфолино) - 1-пропиламина, либо триптамина.
Изучены химические свойства 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов. Установлено, что при взаимодействии 1- (2-мор-фолиноэтил) - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с п-толуидином нуклеофильное замещение кислорода происходит в положении 3 гетероцикла и в результате образуются 1- (2-морфолиноэтил) - 4-ацил-5-ароил-3- (4-толил-амино) - 3-пирролин-2-оны.
Показано, что при взаимодействии 1 - [2- (индол-3-ил) - этил] - 4-ацетил-5-фенил-3-гидрокси-3-пирролин-2-она с фенилэтиламином в среде ледяной уксусной кислоты образуется 1 - [2- (индол-3-ил) - этил] - 4-ацетил-3-гидрокси-4- (1-фенилэтиламиноэтилен) - 5-фенил-3-пирролин-2-он, при этом атаке подвергается атом углерода ацильной группы в положении 4 гетероцикла.
Выявлено, что при взаимодействии 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов с гидразингидратом в среде ледяной уксусной кислоты образуются 3,4-диарил-1,4,5,6-тетрагидро-5 - [2-гетерилэтил] пирро-ло [3,4-c] пиразол-6-оны.
Получено 81 соединение, из них 75 впервые. На основании ИК, ЯМР 1Н и масс-спектров установлена их структура. Фармакологическому скринингу подвергнуто 56 соединений. Среди них обнаружены вещества с антимикробной, анальгетической, антидепрессивной, гемостатической, антикоагулянтной и гипотензивной активностями. Выявлены закономерности связи между структурой и активностью синтезированных соединений. Выявлены ряды соединений, перспективные с точки зрения дальнейшего поиска биологически активных веществ.
Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза 1_ (2-пиперазиноэтил) - , 1- (2-морфолиноэтил) - , 1- (3-морфолинопропил) - ,
1 - [2- (индол-3-ил) - этил] - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, гидро-хлоридов 1_ (2-пиперазиноэтил) - , 1- (2-морфолиноэтил) - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов, 1- (2-морфолиноэтил) - 4- (4-метоксибензоил) - 3- (4-толиламино) - 5-арил-3-пирролин-2-онов, 1 - [2- (индол-3-ил) - этил] - 4-ацетил-3-гидрокси-4- (1-фенилэтиламиноэтилен) - 5-фенил-3-пирролин-2-она, 3,4-диарил-1,4,5,6-тетрагидро-6-оксо-5- (2-пиперазиноэтил) пирроло [3,4-c] пиразолов, ди-гидрохлорида 1,4,5,6-тетрагидро-6-оксо-5- (2-пиперазиноэтил) - 4-фенил-3- (4-хлорфенил) - пирроло [3,4-c] пиразола, 3,4-диарил-1,4,5,6-тетрагидро-6-оксо-5- (2-морфолиноэтил) пирроло [3,4-c] пиразолов, гидрохлоридов 3,4-диарил-1,4,5,6-тетрагидро-6-оксо-5- (2-морфолиноэтил) пирроло [3,4-c] пиразолов, а также 3,4-диарил-1,4,5,6-тетрагидро-6-оксо-5 - [2- (3-индол-3-ил) - этил] пирроло [3,4-c] пира-золов. Среди полученных соединений обнаружены вещества, обладающие антимикробной, анальгетической, гемостатической, антикоагулянтной и гипотензивной активностями. Определена острая токсичность некоторых из них.
Конкретное участие автора в получении научных результатов.
Основная часть исследований выполнена лично автором диссертационной работы:
биологическая активность синтезированное соединение
синтез производных 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидроки-3-пирро-лин-2-онов;
установление структуры полученных соединений;
исследование физико-химических свойств синтезированных веществ;
анализ данных фармакологической активности полученных соединений.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на международной научно-практической конференции "Фармация и здоровье" (Пермь, 2005), 60-й региональной конференции "Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции" (Пятигорск, 2005), 2-й Российско - Китайской научной конференции по фармакологии "Fundamental pharmacology and pharmacy-clinical practice" (Пермь, 2006), Российской научно - практической конференции, посвященной 70 - летию ПГФА "Достижения и перспективы в области создания новых лекарственных средств" (Пермь, 2007), V Международной медико-фармацевтической конференции студентов и молодых ученых, посвященной 600-летию Черновцов (Черновцы, 2008), конференции "Фармация и общественное здоровье" (Екатеринбург, 2008), конференции "Современные проблемы науки и образования" (Москва, 2008), научно-практической конференции "Фармация из века в век" (Санкт-Петербург, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ: 1 статья в центральной печати, 5 статей в сборниках, 7 тезисов докладов на конференциях различного уровня и 1 патент.
Объем и структура диссертации. Содержание работы изложено на 163 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 154 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 34 таблицы, иллюстрирована 12 рисунками.
На защиту выносятся:
1. Синтез 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов и их гидрохлоридов, взаимодействие полученных пирролин-2,3-дионов и их гидрохлоридов с нуклеофильными реагентами.
2. Установление структуры полученных соединений на основе спектральных исследований.
3. Результаты фармакологических испытаний синтезированных соединений на противомикробную, анальгетическую, гипотензивную, антидепрессивную, гемостатическую активности и острую токсичность, выявление связи между структурой и активностью.
Основное содержание работы
1. Синтез 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов
Установлено, что при взаимодействии метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью ароматического альдегида и 2- (1-пипе-разино) - 1-этиламина в эквимолярных количествах в диоксане образуются 1- (2-пиперазиноэтил) - 4-ароил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны I (а-о) (выход 63,5-92,8%), в случае использования метиловых эфиров ацетилпировиноградных кислот образуются 1- (2-пиперазиноэтил) - 4-ацетил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны (II а-ж) (выход 71,9-91,3%).
I а-о, II а-ж
R1 = С6Н5 (I а-з, I к), 4-ClC6H4 (I и, о), 4-BrC6H4 (I н), 4-CH3C6H4 (I л, м), CH3 (II а-ж); R2 = 4-C2H5 (I а, II в), 4- (CH3) 3C (I б, II ж), 4-CH3 (I в), 4- (CH3) 2CH (I г, II д), 4-CH3O (I д, и), 4-F (I е), 4-Cl (I ж, II г), 3-NO2 (I з, II б), H (I к, л, н, о, II а), 4-C2H5O (I м, II е)
Полученные соединения I а-о и II а-ж представляют собой бесцветные, светло-розовые или светло-желтые кристаллические вещества, растворимые в диметилформамиде, диметилсульфоксиде и нерастворимые в воде.
Согласно данным ИК, ЯМР 1Н и масс-спектров, а также качественной реакции со спиртовым раствором хлорида железа (III), соединения I а-о и II а-ж существуют в енольной форме. Анализируя данные литературных источников, можно предположить существование у полученных 1- (2-пиперазиноэтил) - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов межмолекулярных водородных связей (форма А) в кристаллах и концентрированных растворах и внутримолекулярного взаимодействия между протоном енольной гидроксильной группы и атомом кислорода ацильной группы (форма Б) в разбавленных растворах, подобные таковым у 1,4,5-тризамещенных 3-пирролин-2-онов.
А Б
Учитывая наличие в молекуле третичной и вторичной аминогрупп, вероятно образование еще одной водородной связи в виде полимерной формы В.
В
Отсутствие в ЯМР 1Н-спектрах ряда соединений сигналов енольной гидроксильной группы объясняется, по-видимому, обменными процессами, возникающими за счет образования различных типов водородных связей.
Продолжая исследования в ряду 1-гетерилалкил-гидроксипирролинонов, ввели в положение 1 гетероцикла фармакофорный морфолиноалкильный фрагмент. С этой целью было изучено взаимодействие метиловых эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью ароматического альдегида и 2- (4-морфолино) - 1-этиламина или 3- (4-морфолино) - 1-пропиламина в эквимолярных количествах в диоксане. В результате проведенных исследований установлено, что продуктом реакции являются, соответственно, 1- (2-морфолиноэтил) - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны III а-з (выход 76,2-89,3%) или 1- (3-морфолинопропил) - 4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-оны IV а-в (выход 75,9-88,2%).
III а-з, IV а-в
n = 2 (III а-з), 3 (IVа-в); R1 = CH3 (III а, IV а-в), С6Н5 (III б, д-ж), 4-CH3OC6H4 (III в, г), 4-BrC6H4 (III з); R2 = Н (III а-в, з, IV а) 4-CH3O (III г, е), 4-Cl (III д, IV б), 3-NO2 (III ж, IV в)
Полученные соединения III а-з и IV а-в представляют собой бесцветные или сетло-желтые кристаллические вещества, растворимые в органических растворителях таких, как этанол, ацетон, диметилсульфоксид, диметилформамид и нерастворимые в воде.
Существование соединений III и IV в енольной форме доказано на основании данных ИК, ЯМР 1Н и масс-спектров, а также качественной реакцией с хлоридом железа (III).
С целью дальнейшего синтеза 1-гетерилалкил-4-ацил-5-арил-3-гидрокси-3-пирролин-2-онов нами были изучены реакции эфиров ацилпировиноградных кислот со смесью ароматического или гетероциклического альдегида и триптамина. При взаимодействии эквимолярных количеств указанных реагентов в диоксане получены 1 - [2- (3-индол-3-ил) - этил] - 5-арил-4-ацил-3-гидрокси-2,5-дигидро-пиррол-2-оны V а-ч (выход 77,5-91,9%).
V а-ч
R1 = CH3 (а-е), C6H5 (ж-м), 4-FC6H4 (н-р), 4-ClC6H4 (с-у), 4-CH3OC6H4 (ф), 4-C2H5OC6H4 (х), 4-CH3C6H4 (ц, ч); R2 = 4-C2H5 (а), 3-CH3O (б, з, ц), 4-Br (в), 3-F (г, ж), 4-Cl (д), 4_OH (е, и, н, у, х, ч), 3-OH (к, о), 3-CH3O4-OH (л, п), R2C6H4=2-furyl (м,р), R2C6H4=3-pyridyl (с), H (т, ф)
Синтезированные соединения Vа-ч представляют собой бесцветные или светло-желтые кристаллические вещества, малорастворимые в воде, растворимые в спиртах, диметилсульфоксиде и диметилформамиде.