CC BY
82
УДК 547.46'052
П. А. Гуревич, А. В. Еремкин, С. В. Карпов,
Е. А. Соленова, С. И. Павлова, Г. В. Андреева
АЦЕТИЛИРОВАНИЕ 2-(3-АМИНО-1,4-ДИАЗАСПИРО[4.5]ДЕК-3-ЕН-2-ИЛИДЕН)МАЛОНОНИТРИЛА
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПО ОТНОШЕНИЮ К & AUREUS
Ключевые слова: имидазол, полицианоорганические соединения, антимикробная активность.
Реализовано ацетилирование 2-(3-амино-1,4-диазаспиро[4.5]дек-3-ен-2-илиден)малононитрила и исследована ростоподавляющая активность полученных производных по отношению к S. Aureus.
Keywords: imidazole, polycyanoorganic compound, antimicrobial activity.
Implemented acetylation of 2 - (3-amino-1 ,4-diazaspiro[4.5]dec-3-ene-2-ylidene)malononitrile, and inhibitory activity was investigated derivatives obtained according to S. Aureus.
В современной синтетической химии имида-зольный цикл формируется на основе реакций гетероциклизации, которым посвящена монография Грим-мита [1]. Основным реагентом для синтеза циносо-держащих имидазолов является диаминоэтиленди-карбонитрил. Он применяется в основном в реакциях образования цикла с одновременным формированием связей 1,2 и 2,3. В ходе проведенных исследований нами был предложен подход к построению гидрированных аминоимидазолов на основе полученного нашим коллективом ранее неизвестного 2-аминоэтилен-1,1,2-трикарбонитрила [2]. Разработанный нами подход к синтезу основан на формировании 1,2 и 3,4 (или 1,5 и 2,3) связей цикла [1], существенно отличает данный метод от известных подходов [3].
Несмотря на то, что соединения этого типа ранее в литературе не были описаны, для ряда структур, содержащих имидазольный фрагмент показано наличие выраженной противораковой [4], противовирусной [5] и антимитотической [6] активности. Также среди производных имидазола известны антагонисты различных биологических рецепторов [7-8]. Работ, посвященных исследованию антимикробных свойств производных имидазола к настоящему времени известно немного [9-10].
Продолжая поиск эффективных методов получения азасодержащих гетероциклических соединений [11], нами был оптимизирован метод получения
2-(3 -амино-1,4-диазаспиро [4.5] дек-3 -ен-2-илиден) малононитрила 2. В качестве исходных соединений были использованы выделенный и очищенный 2-аминоэтилен-1,1,2-трикарбонитрил [2] и циклогекса-нон в присутствии ацетата аммония. Выход соединения 2 составил 72%.
Строение 2-(3 -амино-1,4-диазаспиро [4.5]дек-
3-ен-2-илиден)малононитрила (2) было подтверждено соотнесением кристаллографических параметров с
полученными ранее [3]. Строение соединения дополнительно установлено проведенным рентгеноструктурным анализом. Молекулярная структура имидазо-ла (2) приведена на рис. 1.
Рис. 1 - Молекулярная структура 2-(4-амино-1,3-диазаспиро[4.5]дец-3-ен-2-илиден)малононитрила
Структурной особенностью изучаемых производных имидазола 2 является наличие аминогруппы и NH-фрагмента имидазольного цикла, что потенциально позволяет осуществить его встраивание в полимерные цепи, в том числе полиамидные и полипеп-тидные, а так же возможно присоединение к боковым и С-концевым кислотным функциям полипептидов. С целью определения возможности проявления биологической активности структурного фрагмента имида-зола (2) в составе полимерной цепи нами было реализовано его моно- и диацетилирование, и исследовано влияние полученных производных на рост стандартной культуры S. Aureus.
Моноацетилированное производное 4 было получено с выходом 79% при действии на 2-(3-амино 1,4-диазаспиро[4.5]дец-3-ен-2-илиден)малоно-динитрил 2 эквимолярного количества ацетилхлорида в присутствии триэтиламина и использовании в качестве растворителя безводного диоксана.
H2N HN
NC
NC
CH,C(O)Cl, NC
N (C2H5)3N ^
Dioxane NC N H
O
2 4
Диацетилированное производное 5 было получено при нагревании смеси имидазола 2 с избытком ацетилхлорида в среде безводной уксусной кислоты.
По-видимому данное взаимодействие реализуется через стадию промежуточного образования соединения 4.
O
на основании данных ИК- спектроскопии и спектроскопии ЯМР 'Н. Для соединений 2 и 4 были получены данные спектроскопии ЯМР 13С.
В ИК спектрах соединений имеются характерные полосы поглощения валентных колебаний С=N группы в области 2210-2225 см-1. В ЯМР 1Н спектрах соединений 2, 4, 5 присутствуют сигналы протона NH-группы гидрированного имидазольного цикла при 11,41-11,3S м.д.
В результате исследования влияния соединений 4 и 5 на рост стандартной культуры S. Aureus было обнаружено, что они обладают ростоподавляющим действием по отношению к данным микроорганизмам в достаточно низких концентрациях (МПК б4-32 мкг/мл).
Таким образом, было проведено исследование ацетилирования 2-(3-амино-1,4-
диазаспиро[4.5]дек-3-ен-2-илиден)малононитрила, получены моно- и диацетилированые производные. Установлено наличие ростоподавляющего действия ацилированных производных 2-(3-амино-1,4-диазаспиро[4.5]дек-3-ен-2-илиден)малононитрила по отношению к S. Aureus.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 1203-31673 мол_a.
Экспериментальная часть
Контроль над ходом реакций и чистотой синтезированных веществ осуществлялся методом ТСХ на пластинках «Silufol UV-254», проявитель - УФ облучение, пары йода, термическое разложение. ИК-спектры снимали на приборе ИК-Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в тонком слое (суспензия в вазелиновом масле). Спектры ЯМР 1Н и 13C регистрировали на спектрометре Bruker DRX-500 при рабочих частотах 500.13 МГц и 125.7б МГц соответственно, растворитель - ДМСО^б, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектры получены на приборе Finnigan MАТ.INCOS 50 (электронный удар 70 эВ) и Simadzu GCMS-QP2010S DI (электронный удар 70 эВ). Элементный анализ проводили на приборе £aboratorni Pfistroje.
2-(4-Амино-1,3-диазаспиро[4.5]дец-3-ен-2-илиден)малононитрил (2). К 2.9 г (0.025 моль) ами-нотрицианоэтилена (полученного по методики изложенной в [2]) в 25 мл. 1,4-диоксана добавляли 4.7 г ацетата аммония и 0.025 моль циклогексанона. Через 2 ч. интенсивного перемешивания реакционную массу разбавляли водой и отфильтровывали выделившийся осадок, промывали водой и пропанолом-2. Перекри-сталлизовывали из пропанола-2. Выход 72%, т. пл. 19S-1990Q ИК спектр, v, см-1: 3440, 32S0-3100 (NH,
NH2), 2225 (C=N), 2210 (C=N), 1645 (C=N). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д.: 11.41 с (1Н, NH), 6.25 с (2Н, N=C-NH2), 1.8-1.2 м (10Н, СН2). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 158.9 (=C-N), 156.4 (C=N), 115.6 (C=N), 113.9 (C=N), 76.1 (C=C(CN)2), 42,2 (N-C-N), 36.6 (CH2-C-CH2), 21.9 (CH2-CH2-C-CH2-CH2), 23.8 (CH2). Масс-спектр, m/z (1отн., %): 215 (52) Найдено. %: С 61.23; H 5.93; N
32.47. C„H13N5. Вычислено, %: С 61.38; H 6.09; N
32.54.
Исследование монокристаллов соединений 2 проводили на 4-х кружном автоматическом дифрактометре CAD-4 фирмы “Enraf Nonius”, Cu Ka излучение, графитовый монохроматор, ю-сканирование. Кристаллы 2 относятся к моноклинной сингонии. Кристаллографические параметры: а = 20.7450(7) A, b = 5.822(1) A, c = 20.852(1) A, в = 116.10(1) A, Z 8,
пространственная группа C 1 2/c 1. Факторы недосто-
верности R 0.051 [3].
2-(4-ацетил-3-имино-1,4-диазаспиро[4.5]де-кан-2-илиден)малононитрил (4). 2.15 г 2-(4-Амино-
1,3-диазаспиро[4.5]дец-3-ен-2-илиден)малононитрил (0.01 моль) и 0.8 г сухого триэтиламина растворяли в 15 мл безводного диоксана. К полученному раствору при интенсивном перемешивании прикапывали 0.78 г (0.01 моль) свежеперегнанного ацетилхлорида, поддерживая температуру реакционной массы не выше 20°С, после чего смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 0.5 ч. К полученной суспензии прибавляли 50 мл холодной дистиллированной воды, выделившийся осадок отфильтровывали и перекри-сталлизовывали из ледяной уксусной кислоты. Выход соединения 4 составил 2.0 г (79%). Т пл. 256-258°С (разл.). ИК спектр, v, см-1: 3440, 3220 (NH), 2225 (feN), 2210 (O^N), 1730 (С=О), 1645 (С=:Ы). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 171.7 (O=C-N), 152.6 (=C-N), 157.5 (C=N), 116.0 (C=N), 115.0 (C=N), 91.2 (C=C(CN)2), 43,7 (N-C-N), 35.6 (CH2-C-CH2), 24.3 (O=C-CH3), 22.8 (CH2-CH2-C-CH2-CH2), 22.7 (CH2). Масс-спектр, m/z (1отн., %): 257 (43) Найдено, %: С 60.63; H 5.92; N 27.37. C13H15N5O. Вычислено, %: С 60.69; H 5.88; N 27.22.
К-(1-ацетил-3-(дицианометилен)-1,4-диаза-спиро[4.5]декан-2-илиден)ацетамид (5). 0,215 г 2-(4-Амино-1,3-диазаспиро[4.5]дец-3-ен-2-илиден)мало-нонитрил (0.01 моль) и 0.8 г уксусного ангидрида нагревали до кипения. Далее выдерживали при комнатной температуре в течение 0.5 ч. К полученному раствору добавляли 5 мл холодной дистиллированной воды, выделившийся осадок отфильтровывали и пе-рекристаллизовывали из ледяной уксусной кислоты. Выход соединения 5 составил 0,20 г (74%). Т пл. 223-224°С (разл.). ИК спектр, v, см-1: 3203 (NH), 2221 (feN), 1732 (С=О), 1661 (C=N). Спектр ЯМР :Н, 5, м.д.: 11.38 с (1Н, NH), 2.61 с (3Н, C(O)CH3), 2.53 м (2Н, CH2), 2.22 с (3Н, C(O)CH3), 1.8-1.2 м (8Н, СН2). Масс-спектр, m/z (1отн., %): 299 (39) Найдено, %: С 60.16; H 5.80; N 23.55. C15H17N5O2. Вычислено, %: С 60.19; H 5.72; N 23.40.
Экспериментальная биологическая часть
Культивирование музейного штамма S. Aureus J49 (ATCC 25923) осуществлялось в питательном
бульоне Brain-Heart Infusion (BHI; Gibco, США) во флаконах с аэрацией при 35°C. Для экспериментальных целей ночную культуру разводили так, чтобы концентрация в свежем BHI составила 107 микробных тел/мл, затем растили при 37°C до достижения средней log-фазы (время было установлено в предварительном эксперименте). Расчет концентрации микробных тел производили, измеряя оптическую плотность бактериальной суспензии (1 единица оптической плотности = 8,5-108 КОЕ/мл при длине волны 540 нм).
Использован метод серийных разведений в бульоне (Методические указания 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам», Минздрав России, 2004). Исследуемое вещество протестировано в двух сериях экспериментов, в каждом повторе опыта для него готовились 2 ряда разведений. В пробирки, содержащие по 0,5 мл соответствующего разведения тестируемого вещества в BHI или стерильном BHI (референтная проба), вносили по 0,5 мл инокулума (106 КОЕ/мл) не позднее 30 мин с момента его приготовления так, чтобы конечная концентрация S. aureus составляла 5*105 КОЕ/мл. Опытные аэрируемые пробирки инкубировали в течение 24 ч в обычной атмосфере при 35°C, а пробирки с референтной пробой - при 4°C. Наличие роста определяли в проходящем свете, сравнивая опытные пробирки с референтной пробой. Минимальной подавляющей концентрацией (МПК) счи-
тали наименьшую концентрацию, которая приводила к видимому подавлению роста микроорганизма.
Литература
1. M.R. Grimmett, Imidazole and benzimidazole synthesis. Academic Press, London, 1997, 265 p.
2. П.А. Гуревич, А.В. Еремкин, К.В. Липин, О.В. Ершов, Вестник Казанского технологического университета, 15, 16, 29-30 (2012).
3. А.В. Еремкин, О.В. Ершов, Я.С. Каюков, А.Н. Лыщиков, О.Е. Насакин, В.А. Тафеенко, Журнал органической химии, 44, 4, 575-581 (2008).
4. C. Temple, J. D. Rose, R. N. Comber, G. A. Rener, J. Med. Chem. 30, 1746-1751 (1987).
5. G. Cristalli, S. Vittori, A. Eleuteri, R. Volpini, E. Camaioni, G. Lupidi, N. Mohmoud, F. Bevilacqua, G. Palu, J. Med. Chem. 38, 4019-4025 (1995).
6. C. Temple, J. Med. Chem. 33, 656-661 (1990).
7. N. B. Mantlo, P. K. Chakravarty, D. L. Ondeyka, P. K. S. Siegl, R. S. Chang, V.J.Lotti, K.A. Faust, T.B. Chen, T.W. Schorn, C.S. Sweet, J. Med. Chem. 34, 9, 2919-2922 (1991).
8. E. Nicolai, J. Goyard, T. Benchetrit, J. M. Teulon, F. Caus-sade, A. Vitone, C. Delchambre, A. Cloarec, J. Med. Chem. 36, 1175-1187 (1993).
9. L. Bukowski, M. Janowiec, Pharmazie. 44, 267-269 (1989).
10. P. G. Baraldi, M. G. Pavani, C. Nunez Mdel, P. Brigidi, B. Vitali, R. Gambari, Romagnoli, Bioorg. Med. Chem. 10, 449456 (2002).
11. П. А. Гуревич, С. В. Федосеев, К. В. Липин, О. В. Ершов, А. В. Еремкин, Л. Ф. Саттарова, О. Е. Насакин,
Вестник Казанского технологического университета, 15, 15, 59-60 (2012).
© П. А Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ; А. В. Еремкин - канд. хим. наук, доц. каф. органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВПО «ЧГУ им И.Н.Ульянова», [email protected]; С. В. Карпов - канд. хим. наук, ст. препод. той же кафедры, [email protected]; Е. А. Соленова - студ. ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова», [email protected]; С. И. Павлова - д-р мед. наук, зав. каф. фармакологии медицинского факультета ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова», [email protected]; Г. В. Андреева - асс. каф. ХТОСА КНИТУ.
