CC BY
11
УДК 547.752+544.165+577.322.23 DOI: 10.33184/bulletin-b su-2021.2.6
СИНТЕЗ И IN SILICO ОЦЕНКА ЦИТОТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
НЕКОТОРЫХ 1-ЗАМЕЩЕННЫХ 6,6-ДИМЕТИЛ-2-ФЕНИЛ-1,5,6,7-ТЕТРАГИДРО-4Н-ИНДОЛ-4-ОНОВ, -7,7-ДИМЕТИЛ-2-ФЕНИЛ-5,6,7,8-ТЕТРАГИДРОПИРРОЛО[3,2-С]АЗЕПИН-4(1Д)-ОНОВ И ИХ ТИОАНАЛОГОВ
© В. А. Сорокина2, Д. О. Цыпышев1'2, А. В. Ковальская1, И. П. Цыпышева1*
1Уфимский институт химии УФИЦ РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.
2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
Тел: +7 (347) 235 52 88.
*Email: [email protected]
Синтезированы 1-(арил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-оны, 1-(арил)-7,7-диметил-2-фенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азепин-4(Ш)-оны с фенильным, 3-хлор-фенильным и пиридин-2-илметильным фрагментами у атома азота, а также их тиоаналоги. Проведена in silico оценка их способности взаимодействовать сайтами связывания циклин-зависимых киназ CDK2, CDK5 и CDK9 - регуляторов клеточного цикла опухолевых клеток. Выявлено соединение-хит - 1-(3-хлорофенил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-он, наиболее близкое к референсному лиганду 3LQ5 активного сайта циклин-зависимой киназы CDK9 по значению энергии связывания в лиганд-белковый комплекс и способу локации.
Ключевые слова: тетрагидроиндолоны, азепиноны, тионирование, перегруппировка Бекмана, молекулярный докинг, противоопухолевая активность, CDK2, CDK5, CDK9.
Введение „
Экспериментальная часть
Гетероциклические соединения, как синтетические, так и природного происхождения, активно используются химиками-синтетиками в качестве исходных матриц в направленном синтезе биологически активных веществ. Производные индола не являются исключением - среди них найдены соединения, обладающие разнообразными биологическими свойствами [1]: нейрофармакологически-ми [2-3], антиоксидантными [4], антиревматоидными и противовирусными [5-6], а также противоопухолевыми [7-8]. Известно, что Ж-замещенные тетрагидроиндол-4-оны (производные 1,5,6,7-тет-рагидро-4Н-индола) и полученные на их основе тетрагидропирролоазепин-4-оны проявляют высокую цитотоксическую активность in vitro в отношении клеточных линий HTC-15 (рак кишечника), MCF-7 (рак груди), K-562 (лейкемии), U-251 (гли-областома мозга), PC-3 (рак предстательной железы) и SKLU (аденокарцинома легкого) [9-10]. В то же время цитотоксические свойства тиоаналогов многих биологически активных веществ, включая серосодержащие лекарственные препараты, могут заметно отличаться от исходных [11], что связывают с особенностями механизма их противоракового действия [12]. Таким образом, целью настоящего исследования является синтез новых производных тетрагидро-4Н-индол-4-онов и тетрагидропирро-ло[3,2-с]азепин-4(1Я)-онов, а также их тиоаналогов с последующей in silico оценкой цитотоксических свойств.
Контроль за ходом реакций осуществляли методом ТСХ на пластинах ALUGRAM®. Колоночная хроматография (КХ) выполнена на силикагеле (0.05-0.1 мм) (MACHEREY-NAGEL, Germany). ИК спектры зарегистрированы на ИК-Фурье спектрометре IR Prestige-21 (Shimadzu). Элементный анализ выполнен с помощью анализатора CHNS Elemental Analyser Euro 3000 (Hekatech). Спектры ЯМР 1Н и С записаны на оборудовании ЦКП «Химия» УфИХ УфИЦ РАН - импульсный спектрометр Bruker Avance III с рабочей частотой 500.13 МГц (1H) и 125.47 МГц (13C). Трикетон 1 получен из димедона (CAS 126-81-8) и 2-бром-ацетофенона (CAS 70-11-1) по литературной методике [9]. Реагент Лавессона (CAS 19172-47-5) и реагент Итона (CAS 39394-84-8) - коммерчески доступны.
6,6-Диметил-1,2-дифенил-1,5,6,7-тетра-гидро-4Н-индол-4-он (2). К суспензии 0.26 г (1 ммоль) трикетона 1 в 5 мл CH3COOH добавили 0.13 мл (1.5 ммоля) анилина и перемешивали на магнитной мешалке в токе аргона при 60 оС до полного исчезновения исходного (контроль по ТСХ). Затем реакционную массу охладили до комнатной температуры, вылили на лед, осторожно нейтрализовали безводным Na2CO3 и экстрагировали AcOEt (3x10 мл). Объединенные органические слои высушили над безводным Na2SO4 и сконцентрировали. Остаток хромато-графировали на SiO2. Выделили 0.25 г (77%) про-
дукта 2. Физико-химические константы 2 соответствовали литературным [9].
1-(3-Хлорофенил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-он (3). Получили из 0.26 г (1 ммоль) 1 и 0.16 мл (1.5 ммоля) 3-хлоранилина по методике для 2. Выделили 0.21 г (58%) продукта 3. Спектр ЯМР 13С (СБСЬ, 5, м.д.): 35.56 (С6); 36.99 (С7); 52.02 (С5); 28.60 (С8(9)); 105.93 (С3); 120.18 (С3а); 126.13 (С6'); 127.13 (Сшра); 127.81 (С2') 128.16 (Сорто); 128.28 (С^); 128.57 (С4'); 130.32 (С5'); 131.49 (Сипсо); 134.86 (С3'); 136.24 (С2); 138.77 (С1'); 144.45 (С7а); 193.86 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.11 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.41 (с, 2Н, Н-5); 2.52 (с, 2Н, Н-7); 6.77 (с, 1Н, Н-3); 7.01 (д, 1Н, У6'-5' = 7.7, Н-6'); 7.06 (д, 2Н, У = 7.9, НоРто-РЬ); 7.16-7.20 (м, 4Н, Н^-РИ, Н^-РИ, Н-2'); 7.32 (дд, 1Н, У5'-4 = 8.2, У5'-6' = 7.7, Н-5'); 7.37 (д, 1Н, У4-5' = 8.2, Н-4').
6,6-Диметил-2-фенил-(1-пиридин-2-илметил)-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-он (4). Получили из 0.26 г (1 ммоль) 1 и 0.16 мл (1.5 ммоля) 2-пиколиламина по методике для 2. Выделили 0.17 г (52%) продукта 4.
Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.60 (С8(9)); 35.49 (С6); 36.19 (С7); 49.55 (С1'); 52.00 (С5); 105.50 (С3); 119.89 (С3а); 120.26 (С3''); 122.68 (С5''); 127.92 (Спара); 128.63 (Смета); 128.98 (Сорто); 131.83 (Сипсо); 136.65 (С2); 137.58 (С4''); 144.09 (С7а); 149.26 (С6''); 156.87 (С2''); 193.61 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.07 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.38 (с, 2Н, Н-5); 2.53 (с, 2Н, Н-7); 5.25 (с, 2Н, Н-1'); 6.67 (с, 1Н, Н-3); 6.69 (дт, 1Н, У3п-4п = 7.7, 5- = 1.0, У3''-6'' = 1.0, Н-3''); 7.23 (ддд, 1Н, У5п-4п = 7.7, Уз'чу = 4.8, У5п-3п = 1.0, Н-5''); 7.28-7.33 (м, 5Н, Н-РИ); 7.66 (тд, 1Н, = 7.7, У4п-5п = 7.7, У4п-6п = 1.6, Н-4''); 8.56 (ддд, 1Н, У6п-5п = 4.8, У6Мп = 1.6, 5Уп-3п = 1.0, Н-6'').
6,6-Диметил-1,2-дифенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-оноксима (5). К суспензии 1 ммоль 0.2 г (0.63 ммоль) 2 в 10 мл этанола добавили 3.5 ммоля КН4ОН-НС1, затем 5.5 ммоль СН3СООМН4, растворенного в 0.5 мл воды, и кипятили с обратным холодильником в течение 2 ч. Затем реакционную массу упарили, остаток растворили в 2 мл воды и экстрагировали СНС13 (3x10 мл). Объединенные органические слои высушили над безводным №^О4, сконцентрировали. Остаток хроматографировали на SiO2. Выделили 0.13 г продукта 5 с выходом 70%. Физико-химические константы 5 соответствовали литературным [13].
1-(3-Хлорофенил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-оноксим (6). Получили из 0.2 г (0.58 ммоль) 3 по методике для 5. Выделили 0.16 г (77%) продукта 6. ^изомер: Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.09 (С8(9)); 33.12 (С6); 37.59 (С7); 43.04 (С5); 111.47 (С3); 112.11 (С3а); 126.36 (С6'); 126.50 (Спара); 127.90 (С4'); 128.02 (С2'); 128.10 (Смета); 128.13 (Сорто); 130.11
(С5'); 132.22 (С); 134.64 (С2); 134.68 (С1'); 137.40 (С7а); 139.49 (С3'); 149.64 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.06 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.34 (с, 2Н, Н-5); 2.39 (с, 2Н, Н-7); 6.99 (ддд, 1Н, У6'-5' = 8.0, У6'-2' = 1.9, У6'-4' = 1.2, Н-6'); 7.10 (д, 2Н, У = 7.6, Норто-РИ); 7.17 (т, 1Н, У = 7.6, Нпара-РИ); 7.13 (т, 2Н, У = 7.6, Нмета-РИ); 7.17 (т, 1Н, У2-4' = 1.9, 4У2'-6' = 1.9, Н-2'); 7.28 (т, 1Н, У5'-4 = 8.0, У5'-6' = 8.0, Н-5'); 7.29 (с, 1Н, Н-3); 7.34 (ддд, 1Н, У4,-5, = 8.0, У4-2 = 1.9, У4-6' = 1.2, Н-4'). Е-изомер: Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.74 (С8(9)); 32.76 (С6); 36.21 (С5); 36.78 (С7); 104.48 (С3); 114.69 (С3а); 126.26 (С6'); 126.56 (Спара); 127.87 (С4'); 128.00 (С2'); 128.10 (Смета); 128.13 (Сорто); 130.05 (С5'); 132.18 (С); 134.58 (С1'); 135.40 (С2); 136.24 (С7а); 139.44 (С3'); 152.75 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.07 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.38 (с, 2Н, Н-7); 2.65 (с, 2Н, Н-5); 6.71 (с, 1Н, Н-3); 6.98 (ддд, 1Н, У6'-5' = 8.0, У6'-2 = 1.9, У6'-4 = 1.2, Н-6'); 7.07 (д, 2Н, У = 7.6, Норто-РИ); 7.16 (т, 1Н, У = 7.6, Нпара-РИ); 7.16 (т, 1Н, У2-4' = 1.9, У2-6' = 1.9, Н-2'); 7.13 (т, 2Н, У = 7.6, Н^-РИ); 7.28 (т, 1Н, У5,-4, = 8.0, У5'-6' = 8.0, Н-5'); 7.32 (ддд, 1Н, У4-5' = 8.0, У4-2 = 1.9, У4-6' = 1.2, Н-4').
6,6-Диметил-2-фенил-1-пиридин-2-ил-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-оноксим (7). Получили из 0.2 г (0.60 ммоль) 4 по методике для 5. Выделили 0.16 г (75%) продукта 7. ^изомер: Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.07 (С8(9)); 33.06 (С6); 36.68 (С7); 43.18 (С5); 49.52 (С1'); 111.01 (С3); 111.89 (С3а); 120.12 (С3''); 122.33 (С5''); 127.32 (Спара); 128.48 (Смета); 128.96 (Сорто); 132.60 (С); 135.06 (С2); 136.51 (С7а); 137.33 (С4''); 149.33 (С6''); 149.58 (С4); 158.02 (С2''). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.01 (с, 3Н, Н-8(9)); 2.32 (с, 2Н, Н-5); 2.37 (с, 2Н, Н-7); 5.26 (с, 2Н, Н-1'); 6.56 (д, 1Н, У3.-4. = 7.8, Н-3''); 7.16 (дд, 1Н, У5п-4п = 7.8, У5п-6п = 4.8, Н-5''); 7.20 (с, 1Н, Н-3); 7.25 (т, 1Н, У = 7.6, Нпара-РИ); 7.29 (т, 2Н, У = 7.6, Нмета-РИ); 7.32 (д, 2Н, У = 7.6, Норто-РИ); 7.58 (тд, 1Н, У4'-3'' = 7.8, У4'-5" = 7.8, У4'-6и = 1.8, Н-4''); 8.55 (дд, 1Н, У6и-5. = 4.8, У6и-4и = 1.8, Н-6''). Е-изомер: Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.78 (С8(9)); 32.73 (С6); 35.88 (С7); 36.17 (С5); 49.46 (С1'); 103.78 (С3); 114.54 (С3а); 120.18 (С3''); 122.29 (С5''); 127.32 (Спара); 128.49 (Смета); 128.95 (Сорто); 132.56 (С); 135.36 (С7а); 135.91 (С2); 137.32 (С4''); 149.30 (С6''); 152.46 (С4); 158.28 (С2''). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.02 (с, 3Н, Н-8(9)); 2.34 (с, 2Н, Н-7); 2.62 (с, 2Н, Н-5); 5.23 (с, 2Н, Н-1'); 6.59 (с, 1Н, Н-3); 6.60 (д, 1Н, У3и-4и = 7.8, Н-3''); 7.16 (дд, 1Н, У5"-4" = 7.8, У5''-6'' = 4.8, Н-5''); 7.24
(т, 1Н, У = 7.6, Нпара-РИ); 7.29 (т, 2Н, У = 7.6, Нмета-РИ); 7.32 (д, 2Н, У = 7.6, Норто-РИ); 7.59 (тд, 1Н, 3У4п-3- = 7.8, 3У4и-5и = 7.8, У4.-6и = 1.8, Н-4''); 8.55 (дд, 1Н, У6''-5'' = 4.8, 4У6и-4И = 1.8, Н-6'').
6,6-Диметил-1,2-дифенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-тион (8). К суспензии 0.2 г (0.6 ммоль) 2 в 5 мл толуола добавили 0.5 ммоля реагента Лавессона и кипятили с обратным холодильником в течение 30 мин. По
3 j
окончании реакции (контроль по ТСХ) реакционную массу сконцентрировали, остаток хроматогра-фировали на 8Ю2. Выделили 0.2 г (98%) продукта 8. Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.00 (С8(9)); 36.18 (С6); 37.67 (С7); 61.01 (С5); 108.06 (С3); 127.15 (С^-РИ); 127.62 (С3'(5')); 128.15 (Слета-РИ); 128.20 (Сорто-РЪ); 128.48 (С4'); 129.42 (С2'(6')); 131.42 (С3а); 131.53 (С-РИ); 137.39 (С1'); 137.77 (С2); 139.95 (С7а); 226.24 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.07 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.49 (с, 2Н, Н-7); 2.94 (с, 2Н, Н-5); 7.03 (с, 1Н, Н-3); 7.08 (д, 2Н, ъ3 = 7.4, Норто-РИ); 7.13-7.18 (м, 5Н, Н-3'(5'), -РИ); 7.40-7.43 (м, 3Н, Н-4', Н-2'(6')). 1-(3-Хлорофенил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-тион (9). Получили из 0.2 г (0.6 ммоль) 3 по методике для 8. Выделили 0.2 г продукта 9 с выходом 97%. Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.63 (С8(9)); 36.19 (С6); 37.65 (С7); 61.00 (С5); 108.34 (С3); 126.03 (С6'); 127.41 (Спара-РИ); 127.71 (С2); 128.22 (С^-РИ); 128.31 (Сорто-РИ); 128.78 (С4'); 130.39 (С5'); 131.17 (С-РИ); 131.50 (С3а); 135.01 (С3'); 137.61 (С2); 138.55 (С1'); 139.52 (С7а); 226.52 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.08 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.50 (с, 2Н, Н-7); 2.93 (с, 2Н, Н-5); 7.01 (с, 1Н, Н-3); 7.02 (д, 1Н, = 8.0, Н-6'); 7.07 (м, 2Н, Нмета-РИ); 7.19 (м, 4Н,
М -РЬ м
Hnара-Pь, Нмета
Hnара-Ph, Норто
-РЬ, Н-2'); 7.33 (дд, 1Н, 3У5.-4. = 8.0,
6 = 8.0, 4У5'-2' = 3.1, Н-5'); 7.39 (м, 1Н, Н-4').
6,6-Диметил-2-фенил-1-(пиридин-2-илме-тил)-1,5,6,7-тетрагидро-4Д-индол-4-тион (10).
Получили из 0.2 г (0.6 ммоль) 4 по методике для 8 Выделили 0.2 г (98%) продукта 10. Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 28.00 (С8(9)); 36.17 (С6); 36.83 (С7) 49.56 (С1'); 60.90 (С5); 108.11 (С3); 120.41 (С3'') 122.82 (С5''); 128.20 (Спара-РИ); 128.68 (См^а-РИ) 129.02 (Сорто-РИ); 131.44 (С3а); 131.44 (С-РИ) 137.74 (С4''); 138.06 (С2); 139.47 (С7а); 149.20 (С6''); 156.44 (С2''); 225.91 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.05 (с, 6Н, Н-8(9)); 2.50 (с, 2Н, Н-7); 2.90 (с, 2Н, Н-5); 5.24 (с, 2Н, Н-1'); 6.73 (дт, 1Н, 3./3М„ = 7.7, 4./3и-5и = 1.0, 5./3п-6п = 1.0, Н-3''); 6.91 (с, 1Н, Н-3); 7.28-7.35 (м, 5Н, Н-РИ); 7.66 (тд, 1Н,
4./4"-6" = 1.6, Н-4''); 8.56 (ддд,
3У4"_3'' = 7.7, 3./4и-5и = 7.7, 1Н, 3./6п-5„ = 4.8, 4./6.-4И = 1.6, 5./6и-3и = 1.0, Н-6'').
7,7-Диметил-1,2-дифенил-5,6,7,8-тетра-гидропирроло [3,2-с] азепин-4(1Д)-она (11). Ок-сим 5 (0.2 г, 0.60 ммоль) растворили в 2 мл реагента Итона и перемешивали на магнитной мешалке при 80 °С в течение 3 ч. Затем реакционную массу вылили на лед, нейтрализовали сухим №2С03 и экстрагировали СНС13 (3x10 мл). Объединенные органические слои высушили над безводным №2804 и сконцентрировали. Остаток хроматографировали на 8Ю2. Выделили 0.1 г (50%) продукта 11. Для С22Н22М20 найдено: С, 79.95%; Н, 6.69%; N 8.51%; вычислено: С, 79.97%; Н, 6.71%; N 8.48%. ИК (вазелиновое масло): = 3282, 3159, 3159, 1644, 1597, 1559, 1526, 1468, 1400,
1377, 1322, 1299, 1160, 1077, 898, 835, 803, 756, 700, 628, 588, 528, 394 см-1.
1-(3-Хлорофенил)-7,7-диметил-2-фенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азепин-4(Ш)-он (12). Получили из 0.2 г (0.55 ммоль) оксима 6 по методике для 11. Выделили 0.15 г (77%) продукта 12.
Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 26.76 (С9); 26.93 (С10); 35.93 (С7); 40.13 (С8); 52.97 (С6); 110.56 (С3); 117.06 (С3а); 126.74 (Спара); 127.18 (С6'); 128.10 (Сорто); 128.18 (Смета); 128.72 (С4'); 128.92 (С2'); 130.23 (С5'); 131.96 (С); 134.79 (С1'); 135.02 (С2); 135.75 (С8а); 139.43 (С3'); 169.84 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 1.03 (с, 3Н, Н-9); 1.05 (с, 3Н, Н-10); 2.43 (д, 1Н, 2У = 16.3, НА-8); 2.46 (д, 1Н, 2У = 16.3, Нв-8); 3.08 (дд, 1Н, 2У = 13.6, 3./6А-5 = 5.3, НА-6); 3.10 (дд, 1Н, 2У = 13.6, 3./6В-5 = 5.3, Нв 6); 6.63 (т, 1Н, 3./5-6А = 5.3, 3./5-6В = 5.3, Н-5); 6.90 (с, 1Н, Н-3); 7.03 (ддд, 1Н, 3У6.-5. = 8.0, ^ = 1.9, V
4 = 1.2, Н-6'); 7.07 (д, 2Н, ъ3 = 7.6, Норто-РИ); 7.13 (т, 1Н, Ъ3 = 7.6, Нпара-РИ); 7.17 (т, 2Н, Ъ3 = 7.6, Нмета-РИ); 7.20 (т, 1Н, 4У2.-4. = 1.9, 4У2-в = 1.9, Н-2'); 7.32 (т, 1Н, ^ = 8.0, 3У5.-6. = 8.0, Н-5'); 7.37 (ддд, 1Н, 3<У4'-5' = 8.0, 4У4._2. = 1.9, 4У4'-6. = 1.2, Н-4').
7,7-Диметил-2-фенил-1-пиридин-2-ил-5,6,7,8-тетраидропирроло[3,2-с]азепин-4(Ш)-он (13). Получили из 0.2 г (0.58 ммоль) оксима 7 по методике для 11. Выделили 0.18 г (90) продукта 13. Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 26.67 (С9(10)); 34.58 (С7); 40.39 (С8); 49.83 (С1''); 52.63 (С6); 110.65 (С3); 116.66 (С3а); 120.06 (С3''); 122.39 (С5''); 127.60 (Сп ра); 128.54 (Смета); 129.02 (Сорто); 132.37 (С); 134.35 (С8а); 135.13 (С2); 137.26 (С4''); 149.49 (С6''); 157.66 (С2''); 169.48 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 0.98 (с, 6Н, Н-9(10)); 2.52 (с, 2Н, Н-8); 3.05 (д, 2Н, 3./6-5 = 5.4, Н-6); 5.23 (с, 2Н, Н-1'); 6.58 (д, 1Н, 3./3п-4п = 7.8, Н-3''); 6.76 (т, 1Н, ^ = 5.4, Н-5); 6.83 (с, 1Н, Н-3); 7.17 (дд, 1Н, = 7.8, 6и = 4.8, Н-5''); 7.28 (т, 1Н, 3У = 7.6, Нпара-РИ); 7.30 (т, 2Н, 3У = 7.6, Нмета-РИ); 7.31 (д, 2Н, ^ = 7.6, Норто-РИ); 7.60 (тд, 1Н, = 7.8, 3./4п-5„ = 7.8, ^^ = 1.8, Н-4''); 8.54 (дд, 1Н, 3./6и-5и = 4.8, 41/6.-4, = 1.8, Н-6'').
7,7-Диметил-1,2-дифенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азепин-4(1Д)-тион (14). Получили из 0.2 г (0.63 ммоль) соединения 11 по методике для 8. Выделили 0.15 г (70%) продукта 14. Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 26.91 (С9(10)); 38.81 (С8); 40.88 (С7); 57.64 (С6); 113.12 (С3); 123.42 (С3а); 126.67 (Спара); 128.02 (Смета); 128.13 (Сорто); 128.58 (С4'); 128.67 (С3'(5')); 129.33 (С2'(6')); 131.95 (С?); 134.78 (С8а); 135.69 (С2); 137.75 (С 1'); 196.71 (С4). Спектр ЯМР 1Н (СБС13,
5 м.д., У/Гц): 1.04 (с, 6Н, Н-9(10)); 2.41 (с, 2Н, Н-8); 3.17 (д, 2Н, 3./6-5 = 5.9, Н-6); 7.09 (д, 2Н, = 7.6, Норто-РИ); 7.10 (с, 1Н, Н-3); 7.11 (т, 1Н, = 7.6, Нпара-РИ); 7.14 (т, 2Н, 3У = 7.6, Нмета-РИ); 7.15 (т, 2Н, V = 7.6, Н-3'(5')); 7.39 (а, 2Н, = 7.6, Н-2'(6')); 7.40 (т, 1Н, = 7.6, Н-4'); 8.75 (т, 1Н, 3./5-6 = 5.9, Н-5).
1-(3-Хлорофенил)-7,7-диметил-2-фенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азепин-4(1Д)-тион (15). Получили из 0.2 г (0.56 ммоль) соедине-
ния 12 по методике для 8. Выделили 0.2 г (95%) продукта 15.
Спектр ЯМР 13C (CDCl3, 5 м.д.): 26.89 (C9) 26.99 (C10); 38.77 (C8); 41.02 (C7); 57.66 (C6) 113.48 (C3); 123.80 (C3a); 127.01 (C„apa); 127.12 (C6'); 128.22 (Copmo); 128.23 (C^); 128.84 (C2') 128.96 (C4'); 130.34 (C5'); 131.59 (C); 134.42 (C8a) 134.92 (C1'); 135.70 (C2); 138.95 (C3'); 197.04 (C4) Спектр ЯМР 1H (CDCl3, 5 м.д., У/Гц): 1.04 (с, 3H H-9); 1.07 (с, 3H, H-10); 2.39 (д, 1H, 2J = 15.7, HA-8) 2.41 (д, 1H, 2J = 15.7, HB-8); 3.14 (дд, 1H 2J = 13.0, 3J5A-5 = 5.9, Ha-6); 3.17 (дд, 1H, 2J = 13.0, iJeñ.i = 5.9, Hb-6); 7.01 (ддд, 1H, = 8.0, 4Jg.2 = 1.9, = 1.2, H-6'); 7.08 (с, 1H H-3); 7.09 (д, 2H, 3J = 7.6, H0pm0-Ph); 7.16 (т, 1H, J = 7.6, H^-Ph); 7.18 (т, 2H, 3J = 7.6, H^ma-Ph); 7.21 (т, 1H, 4J2'-4' = 1.9, 4J2'-6' = 1.9, H-2'); 7.32 (т, 1H, 3J5.-4. = 8.0, 3J5.-6. = 8.0, H-5'); 7.39 (ддд, 1H, 3J4.-5. = 8.0, 4J4-2 = 1.9, 4J4'-6' = 1.2, H-4'); 8.47 (т, 1H, 3J5-6A = 5.9, 3J5-6B = 5.9, H-5).
7,7-Диметил-2-фенил-1-пиридин-2-ил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азепине-4(1Д)-тион (16). Получили из 0.2 г (0.56 ммоль) соединения 13 по методике для 8. Выделили 0.2 г (93%) продукта 16. Спектр ЯМР 13C (CDCl3, 5 м.д.): 26.66 (C9(10)); 38.26 (C7); 39.76 (C8); 49.88 (C1'); 57.06 (C6); 114.04 (C3); 120.28 (C3''); 122.56 (C5''); 122.92 (C3a); 127.84 (C^); 128.56 (CMema); 129.11 (C0pm0); 131.98 (C); 133.29 (C2); 135.61 (C8a); 137.34 (C4''); 149.55 (C6''); 157.19 (C2''); 195.56 (C4). Спектр ЯМР 1H (CDCl3, 5 м.д., J/Гц): 0.98 (с, 6H, H-9(10)); 2.51 (с, 2H, H-8); 3.13 (д, 2H, 3J6-5 = 5.4, H-6); 5.23 (с, 2H, H-1'); 6.65 (д, 1H, %-r = 7.8, H-3''); 7.06 (с, 1H, H-3); 7.19 (дд, 1H, 3J5"-4- = 7.8, 3J5--6- = 4.8, H-5''); 7.30 (т, 1H, 3J = 7.6, H^-Ph); 7.32 (т, 2H, 3J = 7.6, H^-Ph); 7.33 (д, 2H, 3J = 7.6, Hopmo-Ph); 7.61 (тд, 1H, 3J4.-3. = 7.8, 3J4.-5. = 7.8, 4J4.-6. = 1.8, H-4''); 8.54 (дд, 1H, 3J6.-5. = 4.8, 4J6M. = 1.8, H-6''); 8.95 (т, 1H, 3J5-6 = 5.4, H-5).
Молекулярный докинг синтезированных соединений в активные сайты циклин-зависимых ки-наз CDK-2, CDK-5 и CDK-9 был проведен с помощью модулей программного комплекса Schrodinger Suites 2018-1 (Schrodinger Release 2018-1: Maestro, Schrodinger, LLC, New York, NY, 2018). Соответствующие перечисленным циклин-зависимым кина-зам PDB коды 4GCJ, 300G и 3LQ5 были загружены
из базы данных RCSB PDB [14], в качестве рефе-ренсных лигандов использованы соединения RC-3-89, ATP-аналог и S-CR8 [15-17]. Для подготовки соединений 2-16 и референсных лигандов был применен модуль 'LigPrep', геометрическая оптимизация силовым полем OPLS3e [18]. Для подготовки протеинов 4GCJ, 3O0G и 3LQ5 - модули 'Protein Preparation Wizard' [19] и 'Prime' [20-21]. Процедуру докинга проводили сначала в режиме 'Glide' (протокол 'Extra Precision') в соответствующие 4GCJ, 3O0G и 3LQ5 сайты вкупе с соответствующими референсными лигандами [22-24], а затем в режиме 'Induced Fit Docking'. После чего «улучшенные» позы лигандов были подвергнуты оценке MM-GBSA (в Тите') для расчета значений AGbmd; на этом этапе оценки применялась модель сольватации VSGB (OPLS3e), все аминокислотные остатки в радиусе ЗА от лигандов рассматривались как «гибкие».
Результаты и их обсуждение
Синтез тетрагидроиндолонов 2-4, тетрагид-ропирролоазепинонов 11-13 и их тиоаналогов 8-10 и 14-16 осуществили в соответствии со схемой. Использование в качестве исходного соединения трикетона 1 является традиционным для генерации тетрагидроиндолоновой структурной единицы из димедона (или 1,3-циклогександиона) и гетарил- и ариламинов [9-10].
Так, кипячением 1 с анилином, 3-хлорани-лином и пиколиламином в уксусной кислоте получены соответствующие тетрагидроиндолоны 2-4 с выходами от 52 до 77%. Далее, превращение 2-4 в соответствующие кетоксимы 5-7 осуществлено действием гидрохлорида NH^OH-в присутствии ацетата аммония в смеси этанол/вода; выходы целевых кетоксимов 5-7 (в виде смеси син- и антиизомеров) составили 70-78%. Переход от шести-членной циклической системы 5-7 к семичленной реализован в условиях их перегруппировки по Бекма-ну в 10 % растворе Р2О5 в метансульфоновой кислоте (реагент Итона) при 80 оС.
Схема
8-10
14-16
11-13
(2,5,8,11,14)
R= —<f 7 (3,6,9,12,15)
R=Mfj>(4,7,10,13,16)
Реагенты и условия: а) амин, АсОН, кипячение; Ь) ЫН2ОН- НС1, СН3СООКа, БЮН, Н2О, кипячение; с) реагент Лавессона, толуол, 110 оС; и) реагент Итона, 80 0С.
0,N.
0,N.
RC-3-89
CDK2 (PDB Ш: 4GCJ) nh.
ATP аналог q CDK5 (PDB Ш: 300G)
=4 HN-^ }
S-CR8
CDK9 (PDB Ш: 3LQ5)
-OH
Рис. 1. Референсные лиганды CDK2, CDK5 и CDK9 RC-3-89, ATP-аналог и S-CR8.
Перегруппировка протекала с удовлетворительными выходами (50-77%), приводя к соответствующим азепинонам 11-13. Продукт 11 удалось охарактеризовать только с помощью ИК спектроскопии и данных элементного анализа (из-за низкой растворимости образца). Финальное тио-нирование тетрагидроиндолонов 2-4 и азепино-нов 11-13 реагентом Лавессона в кипящем толуоле позволило получить тиоаналоги этих производных - соответствующие тетрагидроиндолтионы 810 и азепинотионы 14-16 с выходами от 70 до 98%.
Согласно литературным данным [25-26], ци-тотоксическая способность производных индола может быть обусловлена их способностью влиять на метаболическую активность раковых клеток за счет ареста клеточного цикла в фазах S и G2/M, что, в свою очередь, может быть связано с их способностью ингибировать ферменты семейства цик-лин-зависимых киназ CDK2-CDK9. Согласно литературным данным [27], некоторые тетрацикличе-ские производные, содержащие фрагменты тетера-гидроиндола или терагидропирролоазепинона, рассматриваются как селективные ингибиторы фермента CDK2, вовлеченного в регуляцию клеточного цикла клеток нескольких опухолевых линий.
Для предварительной оценки способности синтезированных соединений 2-16 ингибировать активность этих ферментов был использован метод молекулярного докинга в сайты связывания цик-лин-зависимых киназ - CDK2, CDK5 и CDK9 (PDB IDs: 4GCJ, 3O0G и 3LQ5, соответственно). Структуры их референсных лигандов RC-3-89, ATP-аналога, S-CR8 представлены на рис. 1. В качестве оценочных критериев использовали рассчитанные значения AGbind (энергия связывания лиганда и белка в «лиганд-белковый» комплекс), а также количество совпадающих (для тестируемого соединения и референсного лиганда) взаимодействий с аминокислотами активного сайта.
Отметим, что рассчитанные в процессе выполнения ре-докинга референсных лигандов RC-3-89, ATP-аналога и S-CR8 значения RMSD оказались приемлемыми и составили 0.215, 0.335 и 0.803 А соответственно (табл.), что свидетельствует о корректности воспроизведения их поз внутри активных сайтов и соответствии кристаллографическим данным [15-17] в процессе моделирования.
Согласно результатам выполненных расчетов, большинство синтезированных соединений не способно эффективно связываться с активными сайтами CDK2, CDK5 и CDK9, так как предсказанное для них значение AGbind (энергия связывания в «ли-ганд-белковый» комплекс) оказалось намного выше
(разница составляет более 12 ккал/моль) АОЬта референсных лигандов. В то же время, несколько соединений из синтезированной группы (тетрагидро-индолны 2-4, азепиноны 11-13 и азепинотион 15) частично воспроизводят позы и режим связывания лигандов сравнения внутри активных сайтов СБК2, СБК5 и СБК9.
Так, в табл. приведены результаты расчетов, полученные для соединения-хита 3, лидирующего по значению АОЬта, способу локации и числу совпадающих взаимодействий с аминокислотами активных центров СБК2, СБК5 и СБК9. Анализируя полученные данные, можно предположить, что тет-рагидроиндолон 3 способен ингибировать работу СБК9. Действительно, сравнение значений 0Ьта, рассчитанных для ЯС-3-89, АТР-аналога, 8-СЯ8 и соединения 3, показывает, что наименьшая их разница зафиксирована в случае с 3Ьр5 сайтом связывания СБК9: для 3-хлорфенильного производного 3 и референсного лиганда 8-СЯ8 она составляет 3.7 ккал/моль. Кроме того, режим взаимодействия 3 и 8-СЯ8 с аминокислотной последовательностью сайта связывания достаточно схож (рис. 2): оба они образуют водородную связь СУ8106 и взаимодействуют по гидрофобному типу с аминокислотами ШБ25, УАЬ33, АЬА46, УАЬ79, СУ8106 и ЬБШ56 (что составляет пять совпадений из девяти, табл. 1).
Суперпозиция референсного лиганда 8-СЯ8 и тетрагидроиндолона 3, демонстрирующая схожесть их расположения внутри 3Ьр5 сайта связывания СБК9, представлена на рис. 2.
Таким образом, основываясь на результатах молекулярного докинга, можно сделать вывод, что группы синтезированных соединений 2-16 различаются по своей способности связываться с 4вС1, 3O0G и 3Ьр5 сайтами циклин-зависимых киназ СБК2, СБК5 и СБК9: только для тетрагидроиндолонов 2-4, азепинонов 11-13 и единственного тио-производного 15 было зарегистрировано наличие электростатических и гидрофобных взаимодействий с ключевыми аминокислотами этих сайтов, что указывает на снижение/отсутствие этой способности у тиопроизводных 8-10 и 14-16. Наиболее близким по значению АОЬта к референсному лиганду S оказался 1-(3-хлорофенил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-он 3, одновременно воспроизводя докинг позу и режим взаимодействия 8-СЯ8 с аминокислотами 3Ьр5 сайта связывания циклин-зависимой киназы СБК9. Это позволяет рассматривать 3 в качестве перспективного скаффолда для последующих его химических трансформаций в направлении к потенциальным ингибиторам СБК9.
Таблица
Результаты докинга 3 в 4GCJ, 3O0G и 3LQ5caÜTbi связывания циклин-зависимых киназ CDK2, CDK5 и CDK9
PDB ID Лиганд AG MM-GBSA, ккал/моль Водородные связи ДРУгие взаимодействия Гидрофобные взаимодействия
CDK2 (RMSD = 0.215 А)
4GCJ RC-3-89 -68.25 GLU81 LEU83 ASP86 солевой мостик: LYS33 ILE10, VAL18, ALA31, VAL64, PHE80, PHE82, LEU134, ALA144
3 -61.92 LEU83 я-я стэкинг: PHE80 ILE10, VAL18, ALA31, PHE80, PHE82, LEU134, ALA144
CDK5 (RMSD = 0.335 А)
3O0G ATP analog. -60.74 GLU81 CYS83 YS33 солевой мостик: LYS33 ILE10, VAL18, ALA31, VAL64, PHE80, PHE82, CYS83, LEU133
3 -50.80 CYS83 ILE10, VAL18, ALA31, PHE82, CYS83,
LEU133
CDK9 (RMSD = 0.803 А)
GLN27 CYS106 ILE25, VAL33, ALA46, VAL79,
3LQ5 S-CR8 -62.65 - PHE103, PHE105, CYS106, LEU156, ALA166
3 -58.96 CYS106 ILE25, VAL33, ALA46, VAL79,
CYS106, ALA153, LEU156
Рис. 2. Суперпозиция референсного лиганда S-CR8 и 3-хлорфенильного производного 3 B3LQ5 сайте связывания CDK9
Выводы
Синтезированы 1 -(арил) -6,6 -диметил-2-фе -нил-1,5,6,7-тетрагидро -4Н-индол-4-оны, 1-(арил) -7,7-диметил-2-фенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло [3,2-с]азепин-4(1Я)-оны и их тиоаналоги с фениль-ным, 3 -хлорфенильным и пиридин-2-илметильным фрагментами у атома азота.
Методом молекулярного докинга проведена in silico оценка способности синтезированных соединений взаимодействовать с 4GCJ, 3O0G и 3LQ5 сайтами связывания циклин-зависимых киназ CDK2, CDK5 и CDK9, регулирующих жизненный цикл опухолевых клеток; установлено, что замена кетогруппы в 1-(арил)-6,6-диметил-2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-онах и 1-(арил)-7,7-диме-тил-2-фенил-5,6,7,8-тетрагидропирроло[3,2-с]азе-пин-4(1Я)-онах на тионную снижает или приводит к потере этой способности.
В результате проведенных расчетов выявлено соединение-хит - 1-(3-хлорофенил)-6,6-диметил-
2-фенил-1,5,6,7-тетрагидро-4Н-индол-4-он, наиболее близкое по значению AGbmd и способу локации к лиганду сравнения 3LQ5 сайта связывания циклин-зависимой киназы CDK9.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kumar K. N., Kaushik N., Attri P., Kumar N., Kim Ch.H., Kumar V. A., Choi E. H. Biomedical Importance of Indoles // Molecules. 2013. Vol. 18. No. 6. Pp. 6620-6662.
2. Broughton H. B., Bryant H. J., Chambers M. S., Curtis N. R., WO 9962, 899, 1999; Chem. Abstr. 1999, 132: 12259y.
3. Fick D. B., Foreman M. M., Glasky A. J., Helton D. R., WO; 0311, 396, 2003; Chem. Abstr. 2003, 138: 163572v.
4. Buyukbingol E., Suzen S., Klopman G. Studies on the synthesis and structure-activity relationships of 5-(3'-indolal)-2-thiohydantoin derivatives as aldose reductase enzyme inhibitors // Il Farmaco. 1994. Vol. 49. P. 443-447.
5. Lieberman P. M., Wolfler A., Felsner P., Hofer D., Schauenstien K. Melatonin and the Immune System // Arch. Allergy Immunol. 1997. Vol. 112. Pp. 203-211.
6. Suzen S., Buyukbingol E. Evaluation of anti-HIV activity of 5-(2-phenyl-3'-indolal)-2-thiohydantoin // Il Farmaco. 1998. Vol. 53. Pp. 525-527.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Suzen S., Buyukbingol E. Anti-cancer activity studies of indolalthiohydantoin (PIT) on certain cancer cell lines // Il Farmaco. 2000. Vol. 55. P. 246-248. Chiang C. C., Lin Y. H., Lin S. F., Lai C. L., Liu C., Wei W. Y., Yang S. C., Wang R. W., Teng L. W., Chuang, S. H., Chang J. M., Yuan T. T., Lee Y. S., Chen P., Chi W. K., Yang J. Y., Huang H. J., Liao C. B., Huang J. J. Discovery of Pyrrole-Indoline-2-ones as Aurora Kinase Inhibitors with a Different Inhibition Profile // J. Med. Chem. 2010. Vol. 53. Pp. 5929-5941.
Martinez R., Clara-Sosa A., Ramirez-Apan M. T. Synthesis and cytotoxic evaluation of new (4,5,6,7-tetrahydro-indol-1-yl)-3-R-propionic acids and propionic acid ethyl esters generated by molecular mimicry // Bioorg. Med. Chem. 2007. Vol. 15. Pp. 3912-3918.
Martinez R., Menes Arzate M., Ramirez-Apan M. T. Synthesis and cytotoxic activity of new azepino [30,40:4,5]pyrrolo[2,1-a]isoquinolin-12-ones // Bioorg. Med. Chem. 2009. Vol. 17. Pp. 1849-185. Ferro C. T. B., Santos B. F., Silva C. D. G., Brand G., Silva B. A. L., Campos Domingues N. L. Review of the Syntheses and Activities of Some Sulfur-Containing Drugs // Current Organic Synthesis. 2020. Vol. 17. No. 3. Pp. 192-210. De Gianni E., Fimognari C. Anticancer Mechanism of Sulfur-Containing Compounds // The Enzymes. 2015. Vol. 37. Pp. 167-192.
Dagher C., Hanna R., Terentiev P. B., Boundel Y. G., Maksimov B. I., Kulikov N. S. Synthesis and spectral properties of the 1-aryl-2-phenyl-4-oxo-4,5,6,7-tetrahydroindole oximes and of their beckmann rearrangement products // J Heterocycl. Chem. 1983. Vol. 20. No 4. Pp. 989-993. URL: https://www.rcsb.org
Schonbrunn E., Betzi S., Alam R., Martin M. P., Becker A., Han H., Georg G. I. Development of Highly Potent and Selective Diaminothiazole Inhibitors of Cyclin-Dependent Kinases // J. Med. Chem. 2003. Vol. 56. No. 10. Pp. 3768-3782. Ahn J. S., Radhakrishnan M. L., Mapelli M., Choi S., Tidor B., Cuny G. D., Kosik K. S. Defining Cdk5 Ligand Chemical Space with Small Molecule Inhibitors of Tau Phosphory-lation // Chem. Biol. 2005. Vol. 12. No 7. Pp. 811-823. Bettayeb K., Baunbaek D., Delehouze C., Loaec N., Hole A. J., Baumli S., Meijer L. CDK Inhibitors Roscovitine and CR8 Trigger Mcl-1 Down-Regulation and Apoptotic Cell Death in Neuroblastoma Cells // Genes Cancer. 2010. Vol. 1. No. 4. Pp. 369-380.
Harder E., Damm W., Maple J., Wu C., Reboul M., Xiang J.Y., Wang L., Lupyan D., Dahlgren M. K., Knight J. L., Kaus J. W., Cerutti D., Krilov G., Jorgensen W. L., Abel R., Friesner R. A. OPLS3: a force field providing broad coverage of drug-like small molecules and proteins // J. Chem. Theory Comput. 2016. Vol. 12. Pp. 281-296.
19. Sastry G. M., Adzhigirey M., Day T., Annabhimoju R., Sherman W. Protein and ligand preparation: Parameters, protocols, and influence on virtual screening enrichments // J. Comput. Aid. Mol. Des. 2013. Vol. 27. No. 3. Pp. 221-234.
20. Jacobson M. P., Pincus D. L., Rapp C. S., Day T. J. F., Honig B., Shaw D. E., Friesner R. A. A Hierarchical Approach to All-Atom Protein Loop Prediction // Proteins. 2004. Vol. 55. Pp. 351-367.
21. Jacobson M. P., Friesner R. A., Xiang Z., Honig B. On the Role of Crystal Packing Forces in Determining Protein Sidechain Conformations // J. Mol. Biol. 2002. Vol. 320. Pp. 597-608.
22. Friesner R. A., Murphy R. B., Repasky M. P., Frye L. L., Greenwood J. R., Halgren T. A., Sanschagrin P. C., Mainz D. T. Extra Precision Glide: Docking and Scoring Incorporating a Model of Hydrophobic Enclosure for Protein-Ligand Complexes // J. Med. Chem. 2006. Vol. 49. Pp. 6177-6196.
23. Halgren T. A., Murphy R. B., Friesner R. A., Beard H. S., Frye L. L., Pollard W. T., Banks J. L. Glide: A New Approach for Rapid, Accurate Docking and Scoring. 2. Enrichment Factors in Database Screening // J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1750-1759.
24. Friesner R. A., Banks J. L., Murphy R. B., Halgren T. A., Klicic J. J., Mainz D. T., Repasky M. P., Knoll E. H., Shaw D. E., Shelley M., Perry J. K., Francis P., Shenkin P. S. Glide: A New Approach for Rapid, Accurate Docking and Scoring. 1. Method and Assessment of Docking Accuracy // J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1739-1749.
25. Bramson H. N, Corona J., Davis S. T., Dickerson S. H., Edelstein M., Frye S. V., Gampe R. T., Harris P. A., Has-sell A., Holmes W. D., Hunter R. N., Lackey K. E., Lovejoy B., Luzzio M. J., Montana V, Rocque W. J., Rusnak D., Shewchuk L., Veal J. M., Walker D. H., Kuyper L. F.. Oxindole-Based Inhibitors of Cyclin-Dependent Kinase 2 (CDK2): Design, Synthesis, Enzymatic Activities, and X-ray Crystallographic Analysis // J. Med. Chem. 2001. Vol. 44. Pp. 4339-4358.
26. Haidar S., Bouaziz Z., Marminon C., Laitinen T., Poso A., Borgne M. L., Jose J. Development of Pharmacophore Model for Indeno[1,2-b]indoles as Human Protein Kinase CK2 Inhibitors and Database Mining // Pharmaceuticals. 2017. Vol. 10. No. 1. Pp. 8-21.
27. Putey A., Fournet G., Lozach O., Perrin L., Meijer L., Joseph B. Synthesis and biological evaluation of tetrahydro[1,4]diazepino[1,2-a]indol-1-ones as cyclindependent kinase inhibitors // Eur. J. Med. Chem. 2014. Vol. 83. Pp. 617-629.
Поступила в редакцию 11.05.2021 г.
DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2021.2.6
SYNTHESIS AND IN SILICO EVALUATION OF CYTOTOXIC PROPERTIES
OF SOME 1-SUBSTITUTED 6,6-DIMETHYL-2-PHENYL-1,5,6,7-TETRAHYDRO-4H-INDOLE-4-ONES, -7,7-DIMETHYL-2-PHENYL-5,6,7,8-TETRAHYDROPYRROLO[3,2-C]AZEPIN-4(1^)-ONES AND THEIR
THIOANALOGUES
© V. A. Sorokina2, D. O. Tsypyshev1'2, A. V. Kovalskaya1, I. P. Tsypysheva1*
Ufa Chemistry Institute, Ufa Federal Research Center of RAS 71 Oktyabrya Avenue, 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
2Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
Phone: +7 (347) 235 52 88.
*Email: [email protected]
It is known that ^-substituted tetrahydroindol-4-ones and tetrahydropyrroloazepin-4-ones exhibit cytotoxic activity in vitro against such cell lines as HTC-15 (intestinal cancer), MCF-7 (breast cancer), K-562 (leukemia), U-251 (brain glioblastoma), PC-3 (prostate cancer) and SKLU (lung adenocarcinoma). At the same time, the cytotoxicity of thio analogues of biologically active compounds may differ markedly from the original ones, which is associated with the specificity of their antitumor action mechanism. That is why the synthesis of novel derivatives of tetrahydro-4H-indole-4-ones and tetrahydropyrroloazepine-4-ones, as well as their thio analogues, with following in silico assessment of their cytotoxic properties is the purpose of this study. The desirable substituted tetrahydroindolones with phenyl, 3-chlorophenyl and pyridinyl-2-methyl moieties were obtained with the yields ranging from 52 to 77%. The yields of obtained corresponding ketoximes were 70-78%. An expansion of six-membered cyclic system into the seven-membered was carried out under the conditions of Beckman rearrangement at 80 °C in Eaton's reagent, and the final thionation of tetrahydroindolones and azepinones via Lavesson's reagent allowed the authors to obtain their thio analogues (70-98%). An ability of the synthesized compounds to interact with 4GCJ, 300G and 3LQ5 binding sites of cyclin-dependent kinases CDK2, CDK5 and CDK9, which regulate the life cycle of tumor cells, was evaluated by molecular docking approach. It was found that the replacement of the carbonyl group in starting indolones and azepinones with a thio carbonyl leads to the loss of this ability or reduces it. The 'compound-hit' - 1 -(3 -chlorophenyl)-6,6-dimethyl-2-phenyl- 1,5,6,7-tetrahydro-4H-indole-4-one was found: the value of its AGbmd and the mode of location are closest to the reference lig-and of 3LQ5 binding site of CDK9.
Keywords: tetrahydroindolones, azepinones, thionation, Beckman rearrangement, molecular docking, antitumor activity, CDK2, CDK5, CDK9.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at [email protected] if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Kumar K. N., Kaushik N., Attri P., Kumar N., Kim Ch.H., Kumar V. A., Choi E. H. Molecules. 2013. Vol. 18. No. 6. Pp. 6620-6662.
2. Broughton H. B., Bryant H. J., Chambers M. S., Curtis N. R., WO 9962, 899, 1999; Chem. Abstr. 1999, 132: 12259y.
3. Fick D. B., Foreman M. M., Glasky A. J., Helton D. R., WO; 0311, 396, 2003; Chem. Abstr. 2003, 138: 163572v.
4. Buyukbingol E., Suzen S., Klopman G. Il Farmaco. 1994. Vol. 49. Pp. 443-447.
5. Lieberman P. M., Wolfler A., Felsner P., Hofer D., Schauenstien K. Arch. Allergy Immunol. 1997. Vol. 112. Pp. 203-211.
6. Suzen S., Buyukbingol E. Il Farmaco. 1998. Vol. 53. Pp. 525-527.
7. Suzen S., Buyukbingol E. Il Farmaco. 2000. Vol. 55. Pp. 246-248.
8. Chiang C. C., Lin Y. H., Lin S. F., Lai C. L., Liu C., Wei W. Y., Yang S. C., Wang R. W., Teng L. W., Chuang, S. H., Chang J. M., Yuan T. T., Lee Y. S., Chen P., Chi W. K., Yang J. Y., Huang H. J., Liao C. B., Huang J. J. J. Med. Chem. 2010. Vol. 53. Pp. 59295941.
9. Martinez R., Clara-Sosa A., Ramirez-Apan M. T. Bioorg. Med. Chem. 2007. Vol. 15. Pp. 3912-3918.
10. Martinez R., Menes Arzate M., Ramirez-Apan M. T. Bioorg. Med. Chem. 2009. Vol. 17. Pp. 1849-185.
11. Ferro C. T. B., Santos B. F., Silva C. D. G., Brand G., Silva B. A. L. Current Organic Synthesis. 2020. Vol. 17. No. 3. Pp. 192-210.
12. De Gianni E., Fimognari C. The Enzymes. 2015. Vol. 37. Pp. 167-192.
13. Dagher C., Hanna R., Terentiev P. B., Boundel Y. G., Maksimov B. I., Kulikov N. S. J Heterocycl. Chem. 1983. Vol. 20. No 4. Pp. 989-993.
14. URL: https://www.rcsb.org
15. Schonbrunn E., Betzi S., Alam R., Martin M. P., Becker A., Han H., Georg G. I. J. Med. Chem. 2003. Vol. 56. No. 10. Pp. 3768-3782.
16. Ahn J. S., Radhakrishnan M. L., Mapelli M., Choi S., Tidor B., Cuny G. D., Kosik K. S. Chem. Biol. 2005. Vol. 12. No 7. Pp. 811823.
17. Bettayeb K., Baunbaek D., Delehouze C., Loaec N., Ho-le A. J., Baumli S., Meijer L. Genes Cancer. 2010. Vol. 1. No. 4. Pp. 369-380.
18. Harder E., Damm W., Maple J., Wu C., Reboul M., Xiang J.Y., Wang L., Lupyan D., Dahlgren M. K., Knight J. L., Kaus J. W., Cerutti D., Krilov G., Jorgensen W. L., Abel R., Friesner R. A. J. Chem. Theory Comput. 2016. Vol. 12. Pp. 281-296.
19. Sastry G. M., Adzhigirey M., Day T., Annabhimoju R., Sherman W. J. Comput. Aid. Mol. Des. 2013. Vol. 27. No. 3. Pp. 221-234.
20. Jacobson M. P., Pincus D. L., Rapp C. S., Day T. J. F., Honig B., Shaw D. E., Friesner R. A. Proteins. 2004. Vol. 55. Pp. 351-367.
21. Jacobson M. P., Friesner R. A., Xiang Z., Honig B. J. Mol. Biol. 2002. Vol. 320. Pp. 597-608.
22. Friesner R. A., Murphy R. B., Repasky M. P., Frye L. L., Greenwood J. R., Halgren T. A., Sanschagrin P. C., Mainz D. T. J. Med. Chem. 2006. Vol. 49. Pp. 6177-6196.
23. Halgren T. A., Murphy R. B., Friesner R. A., Beard H. S., Frye L. L., Pollard W. T., Banks J. L. J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1750-1759.
24. Friesner R. A., Banks J. L., Murphy R. B., Halgren T. A., Klicic J. J., Mainz D. T., Repasky M. P., Knoll E. H., Shaw D. E., Shelley M., Perry J. K., Francis P., Shenkin P. S. J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1739-1749.
25. Bramson H. N, Corona J., Davis S. T., Dickerson S. H., Edelstein M., Frye S. V., Gampe R. T., Harris P. A., Hassell A., Holmes W. D., Hunter R. N., Lackey K. E., Lovejoy B., Luzzio M. J. J. Med. Chem. 2001. Vol. 44. Pp. 4339-4358.
26. Haidar S., Bouaziz Z., Marminon C., Laitinen T., Poso A., Borgne M. L., Jose J. Pharmaceuticals. 2017. Vol. 10. No. 1. Pp. 8-21.
27. Putey A., Fournet G., Lozach O., Perrin L., Meijer L., Joseph B. Eur. J. Med. Chem. 2014. Vol. 83. Pp. 617-629.
Received 11.05.2021.
