CC BY
91
УДК 547.835.5:615.28
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕКОЙ АКТИВНОСТИ
АРИЛИДЕНГИДРАЗИДОВ АКРИДОНУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ
© 2013 Ю. Д. Маркович 1, П. И. Сысоев2, Т. Н. Кудрявцева3, Н. Н. Сергеева4, Л. Г. Климова 5
1докт. хим. наук, профессор, руководитель НИЛ органического синтеза
2 аспирант каф. химии 3 канд. хим. наук ст. научный сотрудник НИЛ органического синтеза e-mail: labOS.kgu@mail.ru 4студент
Курский государственный университет,
5 канд. мед. наук, ст. преподаватель каф. микробиологии
Курский государственный медицинский университет
Осуществлен синтез гидразида акридонуксусной кислоты, исследовано взаимодействие гидразида акридонуксусной кислоты с ароматическими альдегидами с образованием соответствующих арилиденгидразидов, исследована антимикробная активность некоторых соединений.
Ключевые слова: акридонуксусная кислота, гидразид, арилиденгидразиды, антибактериальная активность
Синтез новых биологически активных веществ путем введения в молекулу и комбинирования известных фармакофорных групп является одним из традиционных и важных направлений поиска новых лекарственных средств.
Среди низкомолекулярных гетероциклических лекарственных препаратов широко известны производные акридонуксусной кислоты (10-карбоксиметилен-9-акриданона) (АУК), которые обладают рядом ценных фармакологических свойств (низкой токсичностью, отсутствием метаболического расщепления в печени, аллергенного, мутагенного и эмбриотоксического воздействия на организм и кумулирования в организме), которые позволили ее производным, таким как «Циклоферон» и «Неовир», завоевать достойное место в ряду наиболее значимых лекарственных препаратов [Ершов 1999]. На основании того, что некоторые широко применяемые антибактериальные препараты (фурацилин, фуразолидон, фтивазид) содержат арилиденгидразиднные группировки [Машковский 2002, Китаев 1974], а также того, что была выявлена антимикробная активность для арилиденгидразидов 4-карбоксиакридона [Сысоев и соавт. 2013], нами была поставлена задача осуществить синтез производных АУК, включающих указанную группировку, и исследовать полученные соединения на антимикробную активность. Для этого нами был синтезирован гидразид акридонуксусной кислоты и исследовано его взаимодействие с ароматическими альдегидами
Гидразид АУК (3) синтезировали следующим образом:
Алкилирование акридона (1) бутиловым эфиром хлоруксусной кислоты в среде ДМФА в присутствии NaH в качестве основания приводит к получению бутилового эфира АУК (2). При кипячении (2) с гидразингидратом получали гидразид акридонуксусной кислоты (3) [Сысоев 2013]. Реакцию проводили при использовании небольшого избытка гидразингидрата в среде бутанола. Полученный гидразид АУК представляет собой светло-желтое высокоплавкое кристаллическое вещество, практически нерастворимое в воде и углеводородных растворителях, плохо растворимое в спиртах, хорошо растворимое в N,N- диметилформамиде, раствор обладает выраженной голубой флуоресценцией.
Структура полученного соединения подтверждена методами ИК- спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии, 1H ЯМР. В масс-спектре полученного соединения присутствует пик с m/z 268, отвечающий молекулярному иону [M+H] +, а также обнаружены пики продуктов фрагментации этого соединения.
В ИК-спектре гидразида (3), по сравнению со спектром исходного бутилового эфира, отсутствует полоса поглощения при 1730-1735 см-1 (сложноэфирная группа) и появилась полоса при 1650 см-1 (карбонильная группа гидразида), а в области 32003350 см-1 появляется интенсивная широкая полоса с «плечами», соответствующая валентным колебаниям связей N-H различной степени ассоциации.
При взаимодействии гидразида (3) с различными ароматическими альдегидами, содержащими в качестве заместителей как электроноакцепторные, так и электронодонорные группы, получен ряд соответствующих арилиденгидразидов акридонуксусной кислоты 4 a-p:
R: 4-нитро-фенил (4a); R: 2-нитро-фенил (4Ь); R: 4-(диэтиламино)-фенил (4^; R: 4-(диметиламино)-фенил (4d); R: 4-хлор-фенил R: 4-бром-фенил (4Г); R: а-бромстирил (4g); R: 4-изопропил-фенил (4h); R: 3,4-диоксо-фенил (41); R: 3-нитро-фенил (4j); R: 2-хлор-фенил (4k); R: 2-бром-фенил (4Г); R: фенил (4m); R: 2-гидрокси-3-метокси-фенил (4п); R: 2-карбокси-фенил (4o); R: 5-бром-2-гидрокси-фенил (4p)
Реакция протекает достаточно быстро при использовании эквимолярных количеств реагентов в среде бутанола в условиях кислого катализа [ЕгбЫюИоуа и соавт. 2009]. Полученные арилиденгидразиды акридонуксусной кислоты представляют собой
высокоплавкие кристаллические вещества от почти белого до интенсивно желтого цвета, практически нерастворимые в воде и углеводородных растворителях, плохо растворимые в спиртах, хорошо растворимые в диметилформамиде, растворы
обладают хорошо выраженной голубой флуоресценцией.
В ИК-спектрах соединений (4 а-р) карбонильной группе акридонового скелета отвечает интенсивная полоса поглощения в области 1633-1649 см-1. Карбонильной амидной группе во всех соединениях отвечает полоса поглощения в области 1674-1693 см-1. Иминной группе соответствует полоса поглощения в области 1595-1605 см-1 [Преч 2006].
В таблице 1 представлены выход и некоторые физико-химические характеристики синтезированных соединений 4 а-р (для спектров ЯМР 1Н приведены лишь значения химических сдвигов протонов арилиденгидразиднной группы).
Таблица 1
Выход и физико-химические характеристики арилиденгидразидов акридонуксусной кислоты
№ Формула вещества Спектр ЯМР 1Н (ДМСО^), 5, ИК спектр, (КБг), у/см- т/2 Выход % Т °С 1 пл ^
м.д. 1
о
3 иы. ыи2 9.6 (1Н, с, МИ), 4,4 (2Н, с, МИ2), 5,2 (2Н, с, СИ2) 3254 (МН-МИ2); 1651 (С2'=О); 268 84 305±2
О
о!:о 1682
4а V0 ИИ. N 12.2 (1Н, с, МИ), 8,6 (1Н, с, И-5') (С2'=0); 1662 (Су=Ы 401 77 289±2
о
сЛо 1680
4Ь у 1 о2ы \ 12.2 (1Н, с, МИ), 8,4 (1Н, с, И-5') (С2'=0) 1649 (С5'=М) 401 79 287±2
П Продолжение таблицы 1
О
41 Чг 11,7 (1Н, с, КИ), 8,1 (1Н, с, И-5') 1679 (С2'=0); 1626 (С5'=К). 388 81 301±2
О
4) V0 12,0 (1Н, с, КИ), 8,6 (1Н, с, И-5') 1672 (С2'=0); 1627 (С5'=К). 401 75 290±2
О
4к V" с 12,1 (1Н, с, КИ), 8,6 (1Н, с, И-5') 1682 (С2'=0); 1624 (С5'=К). 390 73 295±2
О
41 СХ^-О У 1 Вг иы, \ \ /""-■-, 12,1 (1Н, с, КИ), 8,55 (1Н, с, И-5') 1667 (С2'=0); 1618 (С5'=К). 434 74 311±2
О
4т осИ^о V0 ИИ N 11,9 (1Н, с, КИ), 8,2 (1Н, с, И-5') 1674 (С2'=0); 1629 (С5'=К). 356 82 325±2
О
4п V0 ИИ. N ИО \ ОСИз 10,7 (1Н, с, КИ), 9,5 (1Н, с, И-5') 1665 (С2'=0); 1621 (С5'=К). 402 80 290±2
П Продолжение таблицы 1
O oio 1677
4o У HN, H°°C Sb 12,0 (1Н, c, NH), 9,5 (1Н, с, H-5') (C2'=O); 1624 (C5'=N). 400 85 307±2
O
1 1673
4p У HN. ho \ Br 11,9 (1Н, c, NH), 8,0 (1Н, с, H-5') (C2'=O); 1622 (C5'=N). 450 83 318±2
Синтезированные соединения 3, 4a, 4n и 4f были исследованы на антимикробную активность на кафедре микробиологии КГМУ. Испытания проводились in vitro на шести тест-штаммах микроорганизмов. При анализе полученных результатов в качестве эталона использовали этакридина лактат (риванол), применяемый в медицине.
Результаты микробиологических исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2
Зоны задержки роста микроорганизмов растворами соединений 3, 4a, 4f и 4n
Вещество С, % Е. coli Ps. aeruginosa Pr.vulgaris S. aureus B.subtilis Candida albicans
(АТСС 25922) (АТСС 27853) (АТСС 4636) (АТСС 25923) (АТСС 6633) (NCTC2625)
3 1 8,50±0,34 12,00±0,48 11,50±0,46 8,50±0,34 12,50±0,50 12,50±0,50
2 9,50±0,38 14,50±0,58 13,50±0,54 9,00±0,36 13,50±0,54 15,00±0,60
4a 1 8,00±0,32 9,50±0,38 8,50±0,34 11,50±0,46 10,50±0,42 9,00±0,36
2 8,00±0,32 12,50±0,48 9,50±0,38 13,50±0,54 14,50±0,58 10,50±0,42
4f 1 8,00±0,32 11,50±0,46 8,50±0,34 9,00±0,36 9,00±0,36 13,00±0,52
2 8,00±0,32 12,00±0,48 9,00±0,36 10,00±0,4 10,00±0,40 14,50±0,58
4n 1 11,50±0,46 10,50±0,42 13,00±0,52 14,00±0,56 11,00±0,44 13,50±0,54
2 12,50±0,50 11,00±0,44 14,50±0,58 18,00±0,72 13,50±0,54 15,50±0,62
Риванол 1 12,75±0,47 12,00±0.48 12,50±0,83 17,00±1,02 14,00±0,94 13,50±0,56
2 14,50±0,57 15,00±0,93 15,00±0,66 20,00±0,97 15,00±1,14 15,00±0,96
Антибактериальная активность соединений 3 и 4a, 4n, 4f сравнима с показателями для риванола лишь относительно Candida albicans. И только соединение 4n, полученное из 2-гидрокси-3-метоксибензальдегида (орто-ванилина), проявляет антибактериальную активность по отношению к грамположительным и грамотрицательным микроорганизмам, близкую к показателям риванола. При этом
можно ожидать, что токсичность полученных соединений по сравнению с риванолом будет более низкой.
Таким образом, осуществлен синтез новых соединений ряда арилиденгидразидов акридонуксусной кислоты конденсацией гидразида АУК с различными ароматическими альдегидами. Исследованы физико-химические свойства синтезированных соединений. Показано, что полученные соединения обладают антибактериальной активностью.
Экспериментальная часть
Чистоту исходных соединений и продуктов реакции контролировали методом тонкослойной хроматографии (пластины «Сорбфил» ПТСХ-П-В-УФ, элюент - толуол: ацетон: этанол 10:3:2). Состав и структуру продуктов реакции подтверждали методами ИК-спектроскопии (ИК-Фурье спектрометр типа IR-200, фирма Nicolet, таблетки в KBr), хроматомасс- спектрометрии (система ACQUITY UPLC H- Class с УФ/масс-детекторами ACQUITY SQD компании Waters). Спектры ЯМР 1H измеряли на приборе Bruker AM-300 (300.13 МГц), внутренний стандарт - ТМС.
Исходный бутиловый эфир АУК был подготовлен по известной методике и перекристаллизован из BuOH [Frohlichova 2009].
Гидразид акридонуксусной кислоты (3)
К смеси 10 г (3,2 ммоль) бутилового эфира АУК и 20 мл бутилового спирта добавляют 8,2 мл гидразина моногидрата, реакционную смесь выдерживают при нагревании (118°С) и перемешивании в течение двух часов. Выпавший осадок фильтруют, перекристаллизовывают из ДМФА. Получают кристаллическое вещество бледно-желтого цвета.
Синтез арилиденгидразидов акридонуксусной кислоты (4a-p)
Смесь 3.7 ммоль (3) и 4.1 ммоль соответствующего ароматического альдегида в 40 мл BuOH, подкисленную несколькими каплями концентрированной HCl, выдерживают при комнатной температуре и перемешивании в течение одного часа. Выпавший осадок фильтруют, перекристаллизовывают из ДМФА.
Определение антимикробной активности проводили по методике, описанной в Государственной фармакопее [1990]. Стеклянные чашки Петри, установленные на столиках со строго горизонтальной поверхностью, заливали расплавленной агаровой средой, предварительно засеянной тест-штаммами микроорганизмов.
Взвесь тест-микробов для посева на чашки Петри готовили по стандарту мутности на 10 ЕД. В качестве посевного материала использовали суточные культуры. Взвесь каждого вида микроорганизма засевали на чашку Петри. Микробная нагрузка составляла 1000000 микробных клеток в 1 мл.
При определении антимикробной активности исследуемых веществ готовили их растворы концентрацией 0, 5%, 1,0 % и 2,0 %. помещали в центр цилиндра (0,1 мл). Затем чашки инкубировали при температуре (37±1) °С в течение 18-20 ч. В качестве сравнительного образца использовали стандартный раствор риванола в тех же концентрациях.
Диаметр зон угнетения роста тест-микробов измеряли при помощи микролинейки с точностью до 1 мм.
Библиографический список
Государственная фармакопея СССР / Мин-во здравоохранения СССР. Изд. 11. Вып. 2. М.: Медицина, 1990.
Ершов Ф. И. Циклоферон 12,5% для инъекции: итоги и перспективы. СПб., 1999,
119 с.
Китаев Ю. П., Бузыкин Б. И. Гидразоны. М.: Наука, 1974. 416 с. Машковский М. Д. Лекарственные средства: в 2 т. М.: Новая Волна, 2002. Преч Э. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных - Москва, Мир, БИНОМ, 2006, 438 с.
Сысоев П. И., Кудрявцева Т. Н., Богатырев К. В. Синтез иминов 4-акридонкарбоксоамидов // Вестник ВГУИТ. 2013. №1. С. 138-141.
Fröhlichovä Z., Imrich J., Danihel I., Kristian P., Böhm S., Sabolova D., Kozurkova M., Hritzova O., Horvath B., Busova T., Karel D. Klika. Spectroscopic, structural and theoretical studies of novel, potentially cytotoxic 4-acridonecarboxamide imines. Spectrochim. Acta, Part A, 2009, 73, 238-248.
Vadiraj S. Gopinath, Padma Thimmaiah, Kuntebommanahalli N. Thimmaiah, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2008, 16, 474-487.
