Синтез и биологическая активность некоторых производных 8-а-3-метилпурин-2,6(3Н,7н)-диона Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.857.1.057+547.857.1-026.8

СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ПРОИЗВОДНЫХ 8-В-3-МЕТИЛПУРИН-2,6(ЗН,7Н1-ДИ0НА

ДА ВАСИЛЬЕВ1 Д.0. ПРИЙМЕНКО2 Б.Д. ПРИЙМЕНКО1

Коммунальное предприятие «Фармация», г. Киев

s~> Запорожский

государственный

медицинскийуниверситет

Разработаны препаративные методики получения 8-замещенных 3-метил-3,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-диона, а также новой гетероциклической системы и проведен фармакологический анализ антимикобактериальных свойств синтезированных соединений.

Ключевые слова: пуриндион-2,6, синтез, гетероциклы, гидра-зоны, микобактерии, противотуберкулезная активность.

e-mail: [email protected]

Введение. В настоящее время практическая фармация испытывает недостаток в новых лекарственных препаратах. Поэтому разработка новых малотоксичных и высокоэффективных лекарственных препаратов для профилактики и лечения различных заболеваний является одной из приоритетных задач современной фармации.

Интерес к химии пурина обусловлен тем, что он играет фундаментальную роль в процессах жизнедеятельности и является структурной основой большого числа лекарственных препаратов. Все это свидетельствует о том, что синтез в ряду пурина и его производных представляет большой интерес в плане изыскания веществ, обладающих биологической активностью, которые могут найти применение в практической медицине [i-б].

Целью работы является разработка доступной методики синтеза неописанных ранее 8-замещенных з-метил-з,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-дионов и получение на их основе различных азометинов для испытаний на проявление потенциальной биологической активности, а также изучение физико-химических свойств синтезированных соединений [7-9].

Материалы и методы. Объектом исследования являются 8-замещенные з-метил-3,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-диона и его производные.

ИК-спектры сняты на приборе Bruker-ALPHA. ПМР-спектры записаны на приборе SF:500.1335 MHz, растворитель - ДМСО, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектры записаны на приборе МАТ-311А фирмы Varian с непосредственным вводом образца в ионный источник. Условия съемки: ускоряющее напряжение - 3 кВ, ток эмиссии катода 300 мкА, ионизирующее напряжение - 70 эВ, элементный анализ проведен на приборе ELEMENTAR vario EL cube.

8-(гидроксиметил)-з-метил-з,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-дион (l) получен по методу[ю].

3-Метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегид (2).

К 30,0 г (0,15 моль) 8-(гидроксиметил)-з-метил-з,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-диона в боо мл теплой воды небольшими порциями прибавляем 26,0 г (0,3 моль) диоксида марганца в течение 1 часа при интенсивном перемешивании. Получившуюся суспензию перемешивают еще 12 часов. Осадок отфильтровывают, промывают горячей водой. Раствор упаривают в вакууме до образования твердого остатка. Остаток промывают на фильтре ацетоном, сушат при 70-75°С.

Гидразон з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида (3).

Смесь 1,4 г (0,007 моль) з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-

карбальдегида и 1,8 мл (0,036 моль)гидразин гидрата в 20 мл 50% уксусной кислоты кипятят 1 час. Охлаждают. Осадок отфильтровывают, промывают этанолом, эфиром, сушат при 70-75°С.

Илиденпроизводные гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида (4-11).

Смесь 1,0 г (0,005 моль) гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида и 0,005 моль соответствующего альдегида в 40 мл 50% уксусной кислоты кипятят 1 час. Охлаждают. Осадок отфильтровывают, промывают этанолом, эфиром, сушат при 70-75°С.

1 - Метил [1,2,4]триазино[5,4-Г]пурин-2,4(1Н,зН)-дион (12).

о

!р

Смесь 1,5 г (0,072 моль) гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида и 15 мл (0,4 моль) муравьиной кислоты кипятят ю часов. Охлаждают. Осадок отфильтровывают, промывают этанолом, эфиром, сушат при 8о°С.

Определение чувствительности к Mycobacterium tuberculosis.

Среду Левенштейна-Иенсена с исследуемой концентрацией веществ разливали по 5 мл в стерильные пробирки и сворачивали в скошенном виде при 85°С на протяжении 30 минут в аппарате для свертывания сыворотки крови. На готовую среду проводили посев суспензии лабораторного штамма H37RV, откалиброванную по стандарту мутности - l McF (зоо-ю6микр/тел в 1 мл) и разведенную до ю-4 стерильным физраствором. В качестве разведений использовались Ю"2 и Ю"4, из них параллельно были сделаны два контрольных посева на среду Левенштейна-Иенсена без добавления исследуемых соединений. Посевы инкубировали в термостате при 37°С. Учет результатов проводили через 3-4 недели при появлении хорошего роста на контрольных посевах.

Результаты и их обсуждение. Нами разработаны препаративные способы синтеза 3-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида и его гидразона (рис.1).

Исходным синтоном для получения соединения (2) выступил 8-(гидроксиметил)-з-метил-з,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-дион (l). Для дальнейшей функционализации молекулы исходного соединения нами было проведено селективное превращение первичной спиртовой группы в альдегидную с помощью универсального окислителя - оксида марганца (IV). Соединение (2) является очень реакционноспособным, что подтвердилось последующей реакцией An с гидразин гидратом(рис.1).

о

Л

дл

^Нз 1

-НН МпОг

,ОН

HN

О

Л.

I

СГ N N

<!:hs

-ЫН

H2N-NHj HN

о

X

HN --------------КН

NH,

СН,

Рис. 1. Функциональные превращения 8-(гидроксиметил)-3-метил-1Н-пурин-2,6(зН,7Н)-диона

В ПМР-спектре соединения (2) фиксируются следующие сигналы: синглет протона формильной группы (С,8-Ш=0) при 9,84 м.д., синглет протонов метальной группы (]Ч3-СН3) при 3>31 М.Д., сигналы протонов урацилового фрагмента (И,-Н) при 11,13 М-Д- и имидазольного (Ы7-Н) при 13,31 м.д.

В масс-спектре з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида (2) наблюдается пик М+ с т/г 194, который соответствует брутго-составу С7НбМ403. Характер замещения при атоме Се подтверждается специфическим отрывом атома кислорода от иона [М-0]+ - ион с т/г 179. Распад урацилового фрагмента молекулы подтверждается наличием ионов с т/г 136,123,108, 95, 68 (рис. 2).

В масс-спектре гидразона з-метал-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида (3) наблюдается пик М+ с т/г 208, который соответствует брутто-составу С-Н,зМб02. Наличие заместителя в положении 8 подтверждают ионы с т/г 165 [М-СН ,МН2]+, т/г 139 [М-С2Н3№,]+, т/г 138 [Ф-Н]+, а осколочные ионы с т/г 180 [М-СО]+, т/г 165 [М-НЖЮ]+, т/г 137 [Ф!-СО]+ доказывают строение урацилового фрагмента исследуемого соединения (з, рис. з).

о

А.

О

л

U|l' \________mi

fid || IVII

CHj М*, 194

-HNCO

N

iHs m/z 166

ц;

m/z 123

н,с'

m/z 68

ин

m/z 179

•HNCO

Ug>>

H

m/z 136

-CO

-HCN

-CO

НзС-nCT

H3C—H:

V"

H

m/z 108

Puc. 2. Схема масс-распада 3-метил-2,6-диоксо-2,3,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида

/

Н3С т/г 165

-СН3М2

н3с

Рис. 3. Схема масс-распада гидразона 3-метил-2,6-диоксо-2,3,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида

Соединение (3) представляет интерес в плане поиска биологически активных соединений. Так, для более детального изучения потенциальной биологической активности производных гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-карбальдегида (3) нами была изучена реакция нуклеофильного присоединения-отщепления данного вещества с карбонильными соединениями алифатической, алициклической, ароматической и гетероциклической природы.

Полученные илиденовые производные значительно расширили ряд 8-замещенных пу-риндиона-2,6 и дали возможность изучения биологических свойств в зависимости от характера заместителя, т.к. появление новых фармакофорных центров в молекуле пуридиона-2,6 привело к расширению спектра фармакологической активности.

Как показано на рис.4, непродолжительное кипячение исходного гидразона (3) с альдегидами или кетонами в среде 50% водной уксусной кислоты приводит к получению соответствующих азометинов (4-11).

К » 4-СН, 4-Н(СН,Ь. 4-СІ, 4-ОСН, З-ОСН3-4-ОС2Н5, Я, - Н, Вг

Рис. 4. ихема модификации молекулы гидразона 3-метил-2,Ь-диоксо-2,3,Ь,7-тетрагидро-1Н-пурин-8-

карбальдегида

В ПМР-спектрах синтезированных илиденовых производных по сравнению со спектрами исходного гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегида появляются интенсивные дублеты протонов Ся-СД=]Ч-М=£Д в интервале 8,45-8,59 м.д., обусловленные резонансным поглощением азометинових протонов альдегидного остатка. В спектрах продуктов конденсации с производными бензальдегида фиксируются дополнительные сигналы протонов бензольного кольца в области 6,72-7,79 м.д. Все остальные сигналы протонов подтверждают наличие заместителей в 8 положении пуринового ядра и полностью соответствуют их строению.

Нами была изучена реакция гетероциклизации гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,3,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегида, реализовавшаяся образованием неописанной ранее системы і-метил[і,2,4]триазино[5,4-ґ]пурин-2,4(іН,зН)-диона (12, рис. 5).

о

н

о

В ПМР-спектре соединения (12) фиксируются следующие сигналы: синглеты протонов триазинового фрагмента при 9,09 м.д. и 8,68 м.д. соответственно, синглет протонов метильной группы (№>-СН:>) при 3,54 м.д., сигналы протонов урацилового фрагмента (И,-Н) при 11,07 М-Д-

Илиденовые производные гидразона з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегида (4-п) были подвергнуты испытанию на противотуберкулезную активность.

Исследуемые соединения были взяты в концентрации 0,2 мкг/мл среды, идентичной концентрации изониазида в среде Левенштейна-Иенсена при определении устойчивости к антибиотикам по методу Канетти іп иіґго. В качестве культуры, выбранной для тестирования, использовали лабораторный штамм Н3711У, чувствительный к антибактериальным препаратам группы ГИНК.

Микобактерии штамма Н3711У проявили юо% чувствительность к соединениям 3-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегид [(2-гидроксифенил)-

метилен]гидразон, з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегид [(2,4-диметоксифенил)метилен]гидразон, 3-метил-2,б-диоксо-2,3,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-

карбальдегид [(з-нитрофенил)метилен]гидразон, з-метил-2,б-диоксо-2,3,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегид [5-бромо-2-оксо-і,2-дигидро-зН-индол-з-илиден]гидразон, з-метил-2,6-диоксо-2,з,6,7-тетрагидро-іН-пурин-8-карбальдегид [2-метилпропилиден]гидразон.

1. Разработаны новые препаративные методики синтеза 8-замещенных з-метил-3,7-дигидро-1Н-пурин-2,6-диона, его производных и неописанной ранее гетероциклической системы 1-метил [1,2,4]триазино[5,4-П пурин-2,4(1 Н,зН)-диона.

2. Установлено тонкое химическое строение синтезированных соединений с помощью ИК-, ПМР-спектроскопии и масс-спектрометрии.

3. Обнаружены вещества, проявляющие высокую антибактериальную активность по отношению к микобактериям штамма Н37ЯУ.

1. Antiparkinsonian effects of novel adenosine A2A receptor antagonists / A. Drabczynska, M. Zygmunt, J. Sapa [et al.] //Arch. Pharm. Chem. Life Sci.- 2011.- № 1.- C. 20-27.

rotkin, P. Chrenek, S. Chadio [et al.] // European Journal of Pharmacology. - 2010. - Vol. 643. - P. 145-151.

3. Recent advances in the synthesis of purine derivatives and their precursors // Uttaro J.-P., Broussous S., Mathe C., Perigaud C. - Tetrahedron. - 2013. - Vol. 69. - P. 2131-2136.

d:4',5'-f][l,3]diazepines / [Kondaskar A, Kondaskar S., Fishbein J.C. et al.] // Bioorganic & Medicinal Chemistry. - 2013. - Vol. 21, Issue 3. -P. 618-631.

5. Synthesis of novel l-alkyl-8-substituted-3-(3-methoxypropyl)xanthines as putative A2B receptor an-

tagonists / [M.I. Nieto, M.C. Balo, J. Brea et. al.]. // Bioorganic & Medicinal Chemistry. - 2009. - Vol. 17, Issue 9. -P. 3426-3432. ^

6. El-Tayeb,A- Synthesis and structure-activity relationships of 2-hydrazinyladenosine derivatives as A2A adenosine receptor ligands /А. El-Tayeb, S. (.olios // Bioorganic & Medicinal Chemistry. - 2013. -Vol. 21, Issue 2. -P. 436-447.

7-Legraverend M. / Recent advances in the synthesis of purine derivatives and their precursors // M. Legraverend. - Tetrahedron. - 2008. - Vol. 64. - P. 8585-8603.

8. Синтез, физико-химические свойства 3-(з-метилксантинил-8)пропановой кислоты и некоторых ее производных / М.С. Казунин, АО. Прийменко, ДА. Васильев, Б.А. Прийменко // Запорожский медицинский журнал - 2010.- № 3. - 103-107.

9. Синтез, строение и физико-химические свойства і-метил-7,8-Дигидро-іН-нирроло[і,2-Цпурин-2,4,6(зН)-триона и некоторых его производных / М.С. Казунин, АО. Прийменко, ДА. Васильев, Б.А. Прийменко //Акт. питання фармац. і мед. науки та практики - 2011. - № 1. - С. 89-92.

10. Масс-спектрометрическое изучение некоторых 7-ионо- и 7,8-дизамешенных и конденсированных производных 3-метилксантина / Б.А. Прийменко, Д.В. Свентух, АО. Прийменко и др. // Журнал орг. та фарм. хімії.- 2006.- Т.4, вип.і(із).- С.70-79.

СН3

СН3

3

12

Рис. 5. Синтез і-метил[і,2,4]триазино[5,4-(]пурин-2,4(іН,зН)-диона

Выводы.

Литература

2. Phosphodiesterase inhibitor 3-isobutyl-methyl-xanthine affects rabbit ovaries and oviduct / A.V. Si-

4. Structure-based drug design and potent anti-cancer activity of tricyclic 5:7:5-fused diimidazo[4,5-

SYNTHESIS AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF SOME DERIVATIVES OF 8-R-3-METHYLPURINE-2,6(311,7H1-DI0NE

DAVASYLYEV'

A.O. PRIIMENKO2

B.O. PRIIMENKO1

Public enterprise «Pharmacy», Kiev

Zaporozhye State Medical University

e-mail: [email protected]

Preparative methods of synthesis of 8-substitued 3-methylpurine-2,6(3H,7H)-dione were developed. The new heterocyclic system of purinedione-2,6 was synthesized. The pharmacological analysis of antimycobacterial activity of synthesized compounds was made.

Keywords: purinedione-2,6, synthesis, heterocycles, hydra-zones, mycobacterium, antimycobacterial activity.