Синтез и биологическая активность N-ацилированных производных алкалоида анабазина Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.814.5.94:577.153.4.047

СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ N-АЦИЛИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКАЛОИДА АНАБАЗИНА

© Р. Т. Тлегенов

Каракалпакский государственный университет им. Бердаха,

ул. академика Ч. Абдирова,1, Нукус, Республика Каракалпакстан, 742012

(Узбекистан) E-mail: rustem_t@rambler.ru

Синтезированы ранее не описанные N-ацильные производные анабазина. Строение синтезированных соединений установлено методами ИК и ПМР спектроскопии и масс-спектрометрии. Показано, что производные анабазина обладают антибактериальной активности против музейных штаммов: Bac.subtilis v.mesentericus, Bac. subtilis v.niger, Bac.cereus v.mycoides, Bac. brevis, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas marginata, Xantomonas campestris, Escherichia coli в концентрациях 0,5-5,0 мг/мл in vitro.

Введение

Анабазин является главным алкалоидом растений Anabasis aphylla. Для анабазина, имеющего в своей молекуле пиридиновый и пиперидиновый фрагменты со вторичной аминогруппой с ароматической делокализацией электронной плотности, характерна лабильность конформации. Эти свойства придают анабазину значительные синтетические возможности при модификации структур [1]. Также интерес к анабазину, содержащим в своей структуре ядро пиридина и пиперидина, обусловлен наличием в их ряду биологически активных веществ [2]. По своим фармакологическим свойствам алкалоид анабазин относится к ганглионарным ядам и является типичным Н-холиномиметиком [3]. Работами ряда исследователей показано [4], что при замещении водорода при азоте пиперидинового кольца анабазина на алкильные или ацильные радикалы происходит снижение токсичности и появление интересных биологических свойств.

Цель данной работы - выделение и установление строения продуктов реакции ацилирования алкалоида анабазина с хлорангидридами карбоновых кислот.

Экспериментальная часть

Чистоту синтезированных соединений контролировали методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254 (Merck, Германия). Элюент - хлороформ-этанол 2 : 1. ИК спектры 1-2% растворов в хлороформе соединений 1-10 измерены на приборе Specord IR-75 в области 500-4000 см-1. Спектры 1Н-ЯМР регистрировали на приборе Bruker AC-300 (Г ермания) (с рабочей частотой 300 МГ ц) в DMSO-d6 ; в качестве внутренного стандарта использовали Me4Si. Масс-спектры сняты на приборе «Varian-MAT-311» при энергии ионизирующих электронов 70 ЭВ, величина ускоряющего напряжения 3 кВ, температура испарителя 80-100 °С. Погрешность измерения - ±3-5%. Для соединений, проявляющих оптическую активность, были определены углы вращения [а]д25 в

0,5%-ном хлороформном растворе при 25 °С на приборе Polamat (ГДР). Данные элементного анализа соединений отвечали вычисленным. Исходный анабазин получен по методике работы [5-6].

К-(анабазинил)-изомасляной кислоты (1). В смесь (0,05 моль) анабазина и (0,05 моль) триэтиламина в 100 мл абс. бензола при перемешивании и охлаждении ледяной водой по каплям добавляли (0,05 моль) хлор-ангидрида соответствующей кислоты в 20 мл абс. бензола. Смесь, перемешивая, кипятили 4-6 ч, охлаждали до комнатной температуры и выпавший хлоргидрат триэтиламина отфильтровывали. Растворитель отгоняли, ос-

таток очищали методом колоночной хроматографии. Выход 79%. 1,5205.[а]о25 (с 0.5,СНС13 ) - 68,7°, Яг =

0,52. Найдено (%): С - 72,46; Н - 8,68; N - 12,13. С14Н20О ^. Вычислено (%): С - 72,41; Н - 8,62; N - 12,06.

ИК спектр (V, см-1) : 3010, 3005, 2970,1665 (ЬГ-С=О).

Спектр 'Н ЯМР (ДМСО-а6+СС14, 5.м.д.): 8,60 (1Н,с), 8,29 (1Н,дД=2,4 Гц), 7,67 (1Н,ддД=2,4, 8,4 Гц), 7,28 (1Н,дД=8,4 Гц), 3,22 (1Н,тД=8,0 Гц), 3,05 (1Н,тД=8,0 Гц), 2,3-2,5 (1Н,м, СН, 1=6,7 Гц), 1,03 (3Н,т,СН3). Масс-спектр,ш/7 (I отн%): 232(М+, 21).

Аналогично получены другие ^ацильные производные анабазина 2-10.

К-(анабазинил)-изовалериановый кислоты (2). Выход 77%. пі^0 =1,5152. [а]в25 (с 0.5,СНС13 ) - 54,5о Я(=0,63. Найдено (%): С - 73,40; Н -9,04; N - 11,42. С15Н22^О. Вычислено (%): С - 73,17; Н - 8,94; N - 11,38. ИК спектр (V, см-1): 3040, 3031, 3023, 2991, 2945, 2922, 2885, 1660 ^-С=О).

К-(анабазинил)-триметилуксусной кислоты (3). Выход 75%. п^ =1,5011. [а]д25 (с 0,5, СНС13 ) - 72,2о = 0,65. Найдено (%): С - 73,23; Н - 8,99; N - 11,47. С15Н22^О. Вычислено (%): С - 73,17; Н - 8,94; N - 11,38. ИК спектр (V, см-1): 3060, 3049, 3005, 2953, 2926, 2854, 2820, 1655 ^-С=О).

Спектр 1Н ЯМР (ДМСО-а6+СС14, 5.м.д): 8,56 (1Н,с), 8,27 (1Н,дД=2,0 Гц), 7,57 (1Н,ддД=8,4, 2,0 Гц), 7,43 (1Н,дД=8,4 Гц), 3,23 (1Н,тД=8,2 Гц), 3,06 (1Н,тД=8,4 Гц), 0,85 (3Н,т,СН3).

К-(анабазинил)-кротоновой кислоты (4). Выход 68%. =1,4982. [а]д25 (с 0,5, СНС13 ) - 65,6о Я£=0,38.

Найдено (%): С - 72,78; Н - 7,89; N - 12,33. С14Н18^О. Вычислено (%): С - 73,04; Н - 7,82; N - 12,17.

ИК спектр (V, см-1): 3020, 3014, 3005, 2955, 2923, 2851, 2810, 1675 ^-С=О).

Спектр 1Н ЯМР (ДМСО-а 6+СС14, 5.м.д.): 8,51 (1Н,с), 8,28 (1Н,дД=2,8 Гц), 7,67 (1Н,дД=8,4 Гц), 7,35 (1Н, дд, 1=2,8, 8,8 Гц), 5,22 (2Н,т,СН=СН), 3,35 (1Н,тД=8,4 Гц), 3,25(1Н,тД=8,4 Гц), 1,05 (3Н, т, СН3).

Масс-спектр, ш/7 (I отн %): 230 (М+,14).

К-(анабазинил)-хлоруксусной кислоты (5). Выход 67%. Гигр. [а]в25 (с 0,5, СНС13 ) - 90,1о К(=0,32. Найдено (%): С - 60,16; Н - 6,49; N - 12,00. С12Н15^ОС1. Вычислено (%): С - 60,37; Н - 6,29; N - 11,74.

ИК спектр (V, см-1): 3010, 3005, 2980, 2964, 2940, 1675 ^-С=О), 960 (С-С1).

Спектр 1Н ЯМР (ДМСО-а6+СС14, 5.м.д): 8,53 (1Н,с), 8,28 (1Н,дД=2,0 Гц), 7,47 (1Н,дд,1=2,0, 8,0 Гц), 7,09 (1Н,дД=8,0 Гц), 3,89 (2Н,с,СН2С1) 3,27 (1Н,тД=8,4 Гц), 3,20 (1Н,тД=8,4 Гц).

К-(анабазинил)-бромуксусной кислоты (6). Выход 65%. Гигр. [а]в25 (с 0.5,СНС13 ) - 135,3о Яг =0,54. Найдено (%): С - 51,18; Н - 5,09; N - 10,17. С12Н15^ОВг. Вычислено (%): С - 50,88; Н - 5,30; N - 9,89.

ИК спектр (V, см-1): 3020, 3012, 3005, 2984, 2970, 1670 ^-С=О), 780 (С-Вг).

К-(анабазинил)-2-хлорпропионовой кислоты (7). Выход 61%. п™ = 1,5233. [а]в25 (с 0.5,СНС13 ) - 95,7° Яг =0,43. Найдено (%): С - 62,00; Н - 6,56; N - 11,29. С13Н17^ОС1. Вычислено (%): С - 61,78; Н - 6,73; N - 11,09. ИК спектр (V, см-1): 3050, 3035, 3025,3010, 2970, 2930, 2910, 1650 (ЬГ-С=О), 945 (С-С1).

Спектр 1Н ЯМР (ДМСО-а6+СС14, 5.м.д): 8,58 (1Н,с), 8,71 (1Н,дД=2,0 Гц), 7,93 (1Н,дД=8,0 Гц), 7,37 (1Н,дд,1=2,0, 8,0 Гц), 3,26 (1Н,тД=8,4 Гц), 3,19 (1Н,тД=8,4 Гц) 2,2-2,5 (1Н,м,СН, 1=6,7 Гц), 0,87 (3Н,т,СН3).

К-(анабазинил)-2-бромпропионовой кислоты (8). Выход 69%. пВ = 1,5284. [а]д25 (с 0,5, СНС13) -102,8° Я =0,47. Найдено (%): С - 52,31; Н - 5,93; N - 9,59. С13Н17^ОВг. Вычислено (%): С - 52,52; Н - 5,72; N - 9,42.

ИК спектр (V, см-1): 3010, 3004, 2965, 2936, 2910, 2905, 1650 ^-С=О),785 (С-Вг).

К-(анабазинил)-р-хлормасляной кислоты (9). Выход 73%. пВ° =1,5402. [а]в25 (с 0.5, СНС13 ) - 111,2° Я(=0,49. Найдено (%): С - 57,98; Н - 6,71; N - 10,13. С^Н^О^І Вычислено (%): С - 57,67; Н - 7,02; N - 10,35. ИК спектр (V, см-1): 3010, 3004, 2960, 2940, 2915, 2890, 2880, 2865, 1665 ^-С=О), 940 (С-С1). К-(анабазинил)-трихлоруксусной кислоты (10). Выход 57%. Гигр. [а]в25 (с 0.5, СНС13) - 185,6° К(=0,30. Найдено (%): С - 46,58; Н - 4,02; N - 9,37. С12Н13^ОС13. Вычислено (%): С - 46,83; Н - 4,22; N - 9,10.

ИК спектр (V, см-1): 3070, 3059, 3043, 3034, 3005, 2990, 1685 ^-С=О), 955 (С-С1).

Спектр 1Н ЯМР (ДМСО-а6+СС14, 5.м.д): 8,51 (1Н,с), 8,44 (1Н,дД=2,4 Гц), 7,95 (1Н,дД=1,6 Гц), 7,41 (1Н,дд,1=2,4, 1,6 Гц) 3,30 (1Н,тД=8,4 Гц), 3,14 (1Н,тД=8,4 Гц).

Масс-спектр,ш/7 (I отн): 307 (М+,32).

Обсуждение результатов

Рассматриваемая реакция ацилирования алкалоида анабазина отличается простотой, мягкими условиями проведения и доступностью реагентов. При взаимодействии алкалоида анабазина с соответствующими хло-рангидридами кислот, в присутствии триэтиламина в абсолютного бензола были синтезированы К-ацильные производные по схеме:

R:

CH(CH3)2 (1) CH2CH(CH3)2 (2) C(CH3)3 (3) CH=CHCH3 (4) CH2CI (5)

CH2Br (6) CHCICH3 (7) CHBrCH3 (8) CH2OHCICH3 (9) CCI3 (10)

Полученные соединения выделены в виде масла. Выходы продуктов реакции 57-79%. Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК, ПМР спектроскопии, а также данными элементного анализа. В ИК спектрах 1-10 имеются характерные полосы для колебаний С-Н связей насыщенных фрагментов при 2810-2990 см-1 и ароматических 3000-3070 см-1, для амидного карбонила - при 1650-1685 см-1. В ПМР спектрах 1-10 однозначно идентифицированы сигналы а-, Р-, у-протонов пиридинового цикла анабазина при 8,51-8,60, 8,28-8,71, 7,09-7,43 и 7,47-7,95 м. д., а также сигналы, соответствующие протонам алкильных фрагментов при 3,89-5,22 2,2-2,5 и 0,85-1,05 м.д. кислотной части молекулы. Сигналы протонов пиперидинового цикла расположены в области 3,05-3,35 м.д. Наличие других сигналов определяется характером заместителя.

В масс-спектрах соединений 1-10 наблюдаются характерные пики с максимальной интенсивностью иона с m/z 163, 84, кроме того, пики ионов с m/z 196, 164, 162, 98, 70, 42 и 36, характерные для анабазиновых алкалоидов. Характерные изменение угла вращения [а]д25 синтезированных производных анабазина также служат подтверждением даранс-конфигурации структуры.

Синтезированные вещества были исследованы на тест-культуры микроорганизмов музейных штаммов: Bac. subtilis v.mesentericus, Bac. subtilis v.niger, Bac. cereus v.mycoides, Bac. brevis, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas marginata, Xantomonas campestris, Escherichia coli по методике работы [7]. При концентрациях 0,5, 1,0, 2,0 и 5,0 мг/мл отмечалось ингибирование бактерий, причем оно возрастало с увеличением концентрации соединений. Среди синтезированных соединений 1-10 выявлено усиление антибактериальной активности при введении в структуру метильной группы. Сравнение воздействия синтезированных производных анабазина и антибактериальной активности известных антибиотиков показало, что исследуемое соединение 1 и 3 приближается по действию к наиболее распространенным антибиотикам [7].

Данные биологических исследований дают основания для продолжения поиска эффективных антибактериальных препаратов среди производных алкалоида анабазина.

Выводы

таким образом, при ацилировании алкалоида анабазина с соответствующими хлорангидридами карбоновых кислот были получены их N-ацильные производные с выходами 57-79%. Полученные спектральные данные и характерные изменения угла вращения [а] 25D синтезированных производных анабазина позволяют сделать вывод о том, что в ходе данной реакции сохраняется транс-конфигурация структуры.

Показано, что 1-10 обладают антибактериальной активностью против музейных штаммов: Bac. subtilis v.mesentericus, Bac. subtilis v.niger, Bac. cereus v.mycoides, Bac. brevis, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas marginata, Xantomonas campestris, Escherichia coli при концентрациях 0,5-5,0 мг/мл in vitro.

Автор благодарен сотрудникам микробиологической лаборатории Нукусского филиала ТашПМИ за

помощь при определении антимикробных свойств синтезированных соединений.

Список литературы

1. Садыков А.С. Химия алкалоидов Anabasis aphylla. Ташкент, 1956, С. 223.

2. Далимов Д.Н., Гафуров М.Б., Камаев Ф.Г., Абдувахабов А.А. // Химия природных соединений. 1987. 561 с.

3. Газалиев А.М., Журинов М.Ж., Тилябаев З., Далимов Д.Н., Муканова К.Д., Дюсембаев С.А. // Химия природных соединений. 1989. С. 584.

4. Абдувахабов А.А., Садыков А.А., Далимов Д.Н., Асланов Х.А. Алкалоиды и их производные как инструмент для изучения холинергической системы. Ташкент, 1984. 288 с.

5. Захаров В.П., Либизов Н.И., Асланов Х.А. Лекарственные вещества из растений и способы их производства, Ташкент, 1980. С. 95-96.

6. Орехов А.П. Химия алкалоидов растений СССР. М., 1965. 46 с.

7. Методические указания по определению чувствительности микроорганизмов к антибиотикам методом диффузии в агар с использованием дисков. М., 1962. 16 с.

Поступило в редакцию 23 февраля 2007 г.

После переработки 13 марта 2007 г