CC BY
8
Раздел 02.00.03
Органическая химия
УДК 547.484.34
DOI: 10.17122/bcj-2019-4-13-16
Г. О. Торосян (д.х.н., проф., зав. каф.), Н. Р. Оганесян (к.х.н., доц.)
СИНТЕЗ И ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ^^ДИЭТИЛАМИДОВ ^АЛКИЛАЦЕТОУКСУСНОЙ
КИСЛОТЫ
Национальный политехнический университет Армении, кафедра химико-биологических и экологических технологий, 0009, г Ереван, ул. Теряна, 105, тел. (37493)998830, gagiktorosyan@seua.am
G. O. Torosyan, N. R. Oganesyan
SYNTHESIS AND ANTIMICROBIAL ACTIVITY OF N,N-DIETHYL AMIDES ALKYLACETOACETIC ACID
National polytechnic university of Armenia 0009, Yerevan, Teryan 105, ph. (37493)998830, e-mail: gagiktorosyan@seua.am
Исследовано алкилирование М.Ы-диэтиламида ацетоуксусной кислоты в условиях межфазного катализа с использованием 1,3-дихлорбутена-2, бензилхлорида и децилхлорида. Установлено, что селективное моно-С-алкилирование изучаемого амида следует осуществлять в двухфазной каталитической системе «жидкость—жидкость», используя в качестве межфазного катализатора промышленное поверхностное активное вещество из ряда четвертичных аммониевых солей — катамин АБ. С целью получения продукта ди-С,С-алкилирования исходного амида реакцию необходимо проводить в суперосновной среде. Показано, что при введении в структуру амида децильного радикала образующееся соединение проявляет выраженные противомикробные свойства.
Ключевые слова: алкилирование; бензилхло-рид; децилхлорид; С,С-диалкилирование; 1,3-дихлорбутен-2; длинноцепочечный углеводородный радикал; N^-диэтиламид ацетоуксусной кислоты; катамин АБ; межфазный катализ; межфазный катализатор; промышленное поверхностное активное вещество; противомикробная активность; селективное моно-С-алкилирование; система «жидкость— жидкость»; суперосновная среда.
Известно, что амиды ацетоуксусной кислоты (ААУК) обладают широким спектром полезных свойств, в частности, биологической активностью Известно также, что N^-диэ-тиламид ацетоуксусной кислоты в результате четырехкомпонентной реакции по Ганчу превращается в соединение с выраженной биоло-
The results on the alkylation of N,N-diethylamide of acetoacetic acid in phase transfer catalysis condition are presented. Here used as the alkyl halides 1,3-dichlorobutene-2, benzyl chloride and, decyl chloride. It was found that selective mono-C-alkylation of the studied amide should be carried out in a two-phase «liquid—liquid» catalytic system. As an phase transfer catalyst was used an industrial surface active substance from a series of quaternary ammonium salts, catamine AB. In order to obtain the product of the di-C-alkylation of the starting amide, the reaction must be carried out in a super basic medium. It was shown that the introduction of a decyl radical into the amide structure gives the compound pronounced antimicrobial properties.
Key words: alkylation; antimicrobial activity; benzyl chloride; catamine AB; C,C-dialkylation; 1,3-dichlorobutene-2; decyl chloride; N,N-diethylamide of acetoacetic acid; industrial surface active compound; long-chain hydrocarbon radical; phase transfer catalysis, phase transfer catalyst; selective mono-C-alkylation; system «liquid—liquid»; super-basic system.
гической активностью 2. На наш взгляд, это связано с насыщением структуры исходного амида арил-алкильными группами.
Ранее нами был разработан метод синтеза ААУК, с помощью которого синтезированы соединения 1—4 3, не обладающие, однако, выраженными противомикробными свойствами.
Дата поступления 21.03.10
о о
II II
си3—с—си2—с- ж
1—4
И = 1 (СНз)2; 2 (С2И5)2; 3 (СИ2)5; 4 [(си2)2]2о.
В надежде, что введение в структуру ААУК бензильных и длинноцепочечных углеводородных групп придаст соединениям данного класса выраженные противомикробные свойства, был осуществлен синтез К,К-диэти-ламидов алкилпроизводных ААУК. Алкили-рование осуществлено ранее разработанным в нашей группе методом межфазного катализа (МФК), а также в суперосновной среде.
CH3—C—CH2—C—N(C2H5)2 + RCl 2
O
O
O
O
-CH3—C—CH—C—N(C2H5)2 + CH3—C—C—C—N(C2H5)2
R R V
5a-c 6a'b
R: a - CH2CH=CClCH3; b - CH2C6H5; c - C10H21
Таблица 1 Алкилирование NjN-диэтиламида ацетоуксусной кислоты алкилгалогенидами*
Алкилгалогенид Выходпродуктов
№ алкилирования, %
моно-С- ди-С,С -
1 1,3-ДХБ (а) 76.7 (5а) 6.5 (6 а)
2 БХ (б) 63.0 (5b) 4.5 (6b)
3 ДХ (с) 14.0 (5с) -
4 БХ ** 31.5 (5b) -
5 БХ *** 11.0 (5b) 43.0 (6b)
* — в ДФКС «жидкость—жидкость»;
в ДФКС в отсутствие катамина АБ; в суперосновной среде.
** & & &
Из полученных данных следует, что ДФКС «жидкость—жидкость» обеспечивает селективное С-алкилирование амида с высоким выходом (опыты 1 и 2). Однако алкилиро-вание исследуемого амида децилхлоридом проходит с очень низким выходом продукта 5с — 14%. Выход продуктов реакции алкилирова-ния, как типичной реакции нуклеофильного замещения, зависит от электрофильности, а также стерических затруднений алкилгалоге-нидов. Здесь же слабым по электрофильности, а также наиболее пространственно затрудненным является децилхлорид, что и приводит к соответствующему низкому выходу алкилиро-ванного продукта 5с. Необходимо отметить, что выход амида 5с не повышался после 2 часов перемешивания, в дальнейшем же наблю-
дался только щелочной гидролиз исходного и полученного амидов.
Наряду с образованием продукта алкили-рования наблюдалось также образование незначительного количества (4—6 %) продуктов кислотного расщепления исходного и алкили-рованных амидов.
O
O
-OH
CH3—C-CH—C-N(C2H5)2 ■ R
5a-b
O II
CH3COO- + RCH2—C—N(C2H5)2
R: a - CH2CH=CClCH3; b - CH2C6H5
В системе ДМСО/порошок KOH (суперосновная среда) при температуре 80 оС в течение 1ч получен в основном продукт диалкили-рования (табл. 1). Из вышеизложенного следует, что селективное моноалкилирование К,К-диэтиламида АУК необходимо осуществлять в системе ДФКС «жидкость-жидкость».
Введение в структуру амида длинноцепо-чечного углеводородного радикала (C10H21) придает соединению выраженные противомикробные свойства в отношении грамположи-тельных микроорганизмов (табл. 3).
Из полученных результатов следует, что ^№диэтил амиды алкил- ацетоуксусной кислоты (5a, 5b, 5с) проявляют противомикроб-ную активность при минимальной подавляющей концентрации (МПК) по отношению к Staphylococcus aureus. Эти соединения, по всей вероятности, представляют значительный интерес для синтеза лекарственных средств с узким спектром противомикробного действия. Хотя соединение 5c - NiN-диэтиламид деци-лацетоуксусной кислоты синтезируется с очень низким выходом (табл. 2), очень низкое значение МПК делает перспективными дальнейшие исследования по оптимизации его синтеза с целью повышения выхода продукта.
Таблица 2
Противомикробная активность образцов (мкг/мл)
Амид Химическое название МПК, мкг/мл
S. aureus E. coli
2 N, N-диэтиламид ацетоуксусной кислоты - -
5a N, N-диэтиламид (3-хлор-2-бутенил) ацетоуксусной кислоты 15.6 250
5b N, N-диэтиламид бензилацетоуксусной кислоты 15.6 -
5c N, N-диэтиламид децилацетоуксусной кислоты 0.12 -
бедует отметить, что соединение 5а — ^^диэтиламид(3-хлор-2-бутенил)ацетоуксус-ной кислоты, весьма активно также и но отношению к Escherichia coli, что свидетельствует о возможности его более многоцелевого ис-нользования.
Экспериментальная часть
^руктуру нолученных соединений нод-твердждали данными ßMP 'H и ИK снектро-сконии, а также данными ВЭЖХ-MC. Cнeктpы ßMP 'H регистрировали на ßMP-снектрометре Varian MERCURY-3GG (3GG M^), в ДMCO-dб, внутренний стандарт — HMDS. ИK снектры регистрировали на ИK снектрометре SPECORD M-SG. Ход реакции и чистоту соединений контролировали с номощью TCX на нластинках Silufol UV-254 в системе бутанол i уксусная кислота i вода (S i l i l).
Aнaлиз ^^диэтиламида децилацетоуксус-ной кислоты нроводили с иснользованием также BЭЖX/MC (высокоэффективная жидкостная хроматография/масс-снектрометрия) с нриме-нением системы растворителей — метанол, аце-тонитрил и деионизированная вода, ноставляе-мой Carl Roth (Германия). Исследование нро-водилось с иснользованием BЭЖX, Shimadzu-Nexera X2, оснащенного контроллером CBM-2GA, двумя бинарными насосами LC-3GAD, соединенными с дегазатором DGU-2GA5R, авто-самнлером SIL-3GACMP и блоком темнературы колонки CTO-3GA (Sciex, Германия). В X Bridge CS иснользовали колонки (1.G мм x 1GG мм) с размером адсорбентов 3.5 мкм и диаметром нор 13б (Waters, C0A). LC, что с номощью источника ионов Turbo V™ ( Sciex, C0A) соединен с масс-снектрометром Sciex Triple Quad™ 45GG (Sciex, CfflA). Oбpaбoткa данных нроводилась с иснользованием нрограммного обеснечения Analyst 1.б.3 (Sciex, Германия).
Общaя мemoдuкa aлкuлupoвaнuя N,N-дuэmuлaмuдa aцemoyкcycнoй кucлomы в двyxфaзнoй кamaлumuчecкoй cucmeмe (ДФКС) «жuдкocmь—жuдкocmь».
Omira нроводили нри мольном соотношении амида, алкилгалогенида, щелочи и катами-на AÁ, равном 1 i 1.2 i 2 i G.l. Cмecь амида, алкилгалогенида и катамина AÁ интенсивно неремешивали в трехгорлой колбе с обратным холодильником и канельной воронкой, которую нагревали на кинящей водяной бане. Водный раствор щелочи добавляли но канлям в течение 2G мин. Нагревание и неремешивание нродолжали еще 4G мин, реакционную смесь
экстрагировали хлороформом, хлороформный экстракт сушили над сульфатом магния, хлороформ отгоняли, а остаток перегоняли в вакууме. Результаты алкилирования амида 2 1,3-дихлорбутеном-2, бензилхлоридом и де-цилхлоридом в условиях МФК приведены в табл. 1.
Алкилирование осуществляли также в системе ДМСО/порошок КОН (суперосновная среда) при мольном соотношении амида, алкилгалогенида, щелочи, равном 1 : 1.2 : 2, при 80 оС в течение 1 ч.
Полученные соединения (табл. 3) представляют собой жидкости светло-желтого цвета, растворимые в бутаноле, этаноле, ДМФА, ДМСО, нерастворимые в воде.
Таблица 3 Характеристики М,Ы-диэтиламида алкил-ацетоуксусной кислоты
Соединение Выход, % Rf' Ткип С
5a 77.G G.8G 142-143
5b 68.G G.77 189-19G
5c 14.G G.91 185-186
6a 6.5 G.82 163-165
6b 4.5 G.9G 2GG-2G1
Примечание. R* — в системе бутанол : уксусная кислота : вода (8 : 1 : 1).
В их ИК-спектрах присутствуют полосы валентных колебаний карбонильной группы при 1660-1670 см-1, CON группы при 1720-1730 см-1, а также 1500,1590, 1640 см-1 при 5а,6а и 1470, 1590, 1610, 1630 см-1 в случае 5b,6b.
В спектрах ЯМР *Н 5b и 6b соединений имеются мультиплет группы CON(C2Í5)2 при 0.51-0.86 и синглеты двух метильных групп амида при 0.87 и 1.06 м.д., а также 2.56 (2Н, СН2С6Н5) и 4.32 (1Н, СНСН2) для 5b и 2.552.60 (4Н, 2СН2С6Н5) для 6b.
Масс-спектр ^^диэтиламида децилаце-тоуксусной кислоты дает преимущественно однозарядные протонированные ионы-предшественники [M+H]+ при m/z 297.8. В масс-спектре ионов продукта наиболее распространенные и согласованные ионы наблюдались при m/z 197.9.
Изучение противомикробной активности производных Ы,Ы-диэтиламида ацетоук-сусной кислоты.
Противомикробная активность соединений 2, 5а-с изучена серийным разведением в жидкой питательной среде по отношению к тест-штаммам:
а) Staphylococus aureus, как наиболее устойчивый вид из кокковой группы бактерий;
б) Escherichia coli, как наиболее устойчивый вид из грамотрицательных микроорганизмов семейства кишечных бактерий.
Исходная концентрация соединений — 1000 мкг/мл. Микробная нагрузка составляла 250 000 микробных тел/мл при температуре 37 оС. Была определена минимальная подавляющая концентрация (МПК), при которой подавляется рост микроорганизмов.
Литература
1. Courturier P., Blanc P., Frajdenrajch S. Derives de lamorpholideacetylacetique // Bull. Soc. Chim. Fr.- 1962.- №3.- Pp.594-595.
2. Гейн В. Л., Казанцева M.И., Курбатова А. А. Синтез 2,6-диметил-М3,Ы5,4-триарил-1,4-дигид-ропиридин-3,5-дикарбоксамидов // ЖОрХ.-2011.- Т.47, №7.- С. 1103-1104.
3. Торосян Г.О., Гекчян Г.Г., Паносян Г.А., Григорян Р.Т, Бабаян А.Т. Амиды ацетоуксусной кислоты // ЖОрХ.- 1982.- T.18, №7.-С.1413-1416.
References
1. Courturier P., Blanc P., Frajdenrajch S. [Derives de lamorpholideacetylacetique]. Bull. Soc. Chim. Fr., 1962, no.3, pp.594-595.
2. Gein V.L., Kazantseva M.I., Kurbatova A. A. [Synthesis of N3,N5,4-triaryl-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3, 5-dicarboxamides ]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2011, vol.47, no.7, pp. 1123-1124.
3. Torosyan G.O., Gekchyan G.G., Panosyan G.A., Grigoryan R.T, Babayan A.T. Amidy atsetouk-susnoi kisloty [Amides of acetoacetic acid]. Zhurnal organicheskoi khimii [Journal of Organic Chemistry], 1982, vol.18, no.7, pp.1413-1416.
