CC BY
19
УДК54 7.812.2+616-006.446.8
П. А. Гуревич, А. Г. Миловидова, С. И. Павлова,
Н. А. Андреева, М. Ю. Иевлев, О. В. Ершов, О. Е. Насакин
СИНТЕЗ И ЦИТОТОКСИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
3,3,4-ТРИЦИАНО-3,4-ДИГИДРО-2Н-ПИРАН-4-КАРБОКСАМИДОВ
Ключевые слова: 2H-пираны, бицикло[3.2.1]октаны, нитрилы, цитотоксичность.
Разработан новый способ получения цианозамещенных 3,4-дигидро-2Н-пиранов на основе превращений 6-имино-2,7-диоксабицикло[3.2.1]октан-4,4,5-трикарбонитрилов под действием трифторуксусной кислоты. Исследована цитотоксическая активность полученных соединений с помощью МТТ-теста на линии клеток хронической миелоидной лейкемии человека K562.
Keywords:2H-pyrans, bicyclo[3.2.1]octanes, nitriles, cytotoxicity.
A novel approach to the synthesis of cyano substituted 3,4-dihydro-2H-pyrans was developed. It is based on the transformations of 6-imino-2,7-dioxabicyclo[3.2.1]octane-4,4,5-tricarbonitriles under the action of trifluoroacetic acid. We have studied a cytotoxic effect of synthesized products on human myelogenous leukemia cell line K562 by the MTT test.
Введение
Бицикло[3.2.1]октановый каркас является важным структурным фрагментом многих биологически активных соединений [1-3]. Ранее нами сообщалось, что представители цианозамещенных бициклических производных - 6-имино-2,7-диоксабицикло[3.2.1]-октан-4,4,5-трикарбонитрилы 1 способны подавлять рост опухолевых клеток и обладают цитотоксической активностью по отношению к некоторым клеточным линиям рака [4, 5]. Более того, данные соединения оказались удобным исходным материалом для синтеза гетероциклических структур различного строения [6,7]. Их преимуществом является возможность заранее прогнозировать пространственное расположение функциональных групп в конечных продуктах путем варьирования необходимых фрагментов в исходных соединениях.
Обсуждение результатов
Учитывая сведения о биологической активности соединений 1, от продуктов их превращений также можно ожидать проявление физиологически значимых свойств. Проведенные исследования показали, что в результате выдерживания производных 2,7-диоксабицикло[3.2.1]октана 1 при комнатной температуре в среде трифторуксусной кислоты образуются 3,3,4-трициано-3,4-дигидро-2H-пиран-4-карбоксамиды 2 (Схема 1).
a: R=Ph; b:R=H-C7H15; с: R=Me Схема 1
Нами были проведены испытания цитотоксической активности синтезированных соединений 2 in vitro методом MTT-теста на линии клеток хронической миелоидной лейкемии человека K562. Исследования показали, что некоторые представители соединений 2 обладают цитотоксической активностью с
прямой зависимостью от вносимой концентрации подавляющего вещества. Данный пример наглядно демонстрирует влияние заместителя при атоме углерода во втором положении пиранового цикла на биологическую активность соединений 3,4-дигидро-2Н-пиранового ряда. Наиболее эффективными показателями обладают соединения 2, содержащие в своей структуре фенильный (2а) и, в особенности, гептильный (2b) заместители. Вероятно, длинный алкильный радикал способствует увеличению липофильности молекул, тем самым повышая биодоступность вещества. Так концентрация полумаксимального ингибирования (IC50) соединения 2a составила 53 мкМ/л, соединения 2b - 29 мкМ/л. При действии образца 2c значительное подавление роста клеточной культуры происходило только в концентрации >100 мкМ/л.
Биологические испытания
Цитотоксичность соединений 2 была определена in vitro с помощью теста для оценки метаболической активности клеток (МП-тест) [8]. В ходе исследования в качестве клеток-мишеней была использована клеточная линия хронической миелоидной лейкемии человека K562 [9]. Продолжительность экспозиции с исследуемым агентом составляла 48 ч. Вещество растворяли в ДМСО и добавляли в лунки так, чтобы конечная концентрация ДМСО не превышала 1%. В контрольные лунки добавляли растворитель в конечной концентрации 1 %.
Клетки засевали в 96-луночный плоскодонный планшет для культур клеток и культивировали при 37 °C, 5% CO2 во влажной атмосфере в течение 24 ч перед добавлением исследуемых веществ. Через 24 ч в лунки вносили различные концентрации (от 100 до 10 мкМ/л) тестируемого соединения 2, продолжив культивирование в тех же условиях еще в течение 48 ч. За 4 ч до окончания инкубации в каждую лунку добавляли 5 мг/мл 20 мкл МТТ (3-[4,5 -диметилтиазо л-2 -ил] -2, 5 -дифенил тетразолия бромид). После этого среду в лунках заменяли на 100 мкл ДМСО. Затем определяли оптическую плотность при 492 нм. Жизнеспособность клеток в
процентах к контрольному значению представлена на рис. 1.
100 60 20 10 Концентрация. мкМ/л
Рис. 1 - Зависимость жизнеспособности клеток линии K562 от концентрации вносимых соединений 2a-c при длительности инкубации 48 ч
Экспериментальная часть
Контроль протекания реакции и чистоту синтезированных продуктов осуществляли методом ТСХ на пластинках «Sorbifil», для проявления использовали термическое разложение. ИК-спектр снимали на ИК-Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в тонком слое (суспензия в вазелиновом масле). Спектры :Н ЯМР регистрировали на спектрометре Bruker DRX-500, рабочая частота 500 МГц, растворитель - ДМСО^6, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектр получен на приборе Finnigan MAT.INCOS 50 (электронный удар 70 эВ). Температуру плавления измеряли на приборе Op-tiMelt MPA100.
Методика синтеза соединений 2. К 1 ммоль соответствующего 6-имино-2,7-диоксабицикло[3.2.1]октан-4,4,5-трикарбонитрила 1 добавляли 1 мл трифторуксус-ной кислоты. Реакционную массу интенсивно перемешивали. Через несколько минут происходило полное растворение исходного соединения 1, а затем в течение 5 минут формирование нового осадка. Выпавшие кристаллы отфильтровывали и промывали уксусной кислотой. Сушили в вакуум-эксикаторе.
3,3,4-Трициано-5-метил-2,6-дифенил-3,4-дигидро-2Н-пиран-4-карбоксамид (2a). Выход 86%. Т пл. 204-205 °С. ИК-спектр, v, см-1: 3460 (NH2), 2249 (C=N), 1713 (С=О). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 1.96 с (3H, CH3), 6.23 с (1H, OCH), 7.47-7.50 м (3H, C6H5), 7.54-7.59 м (7H, CH5), 8.59 с (1H, NH2), 8.78 c (1H, NH2). Масс-спектр, m/z (1отн., %): 368 (0.9). Найдено, %: C, 71.73; H, 4.38; N, 15.21; C22H16N4O2. Вычислено, %: C, 71.58; H, 4.43; N, 15.12.
3,3,4-Трициано-2-гептил-5-метил-6-фенил-3,4-дигидро-2Н-пиран-4-карбоксамид (2b). Выход 77%. Т пл. 158-159 °С. ИК-спектр, v, см-1: 3458 (NH2), 2248 (C=N), 1715 (С=О). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0.84-0.87 т (3H, 3J=7.0 Гц, CH3), 1.20-1.46 м (8Н, СН2); 1.56-1.65 м (2Н, СН2); 1.85-1.90 м (1Н, СН2); 1.98-2.02 м (1Н, СН2); 4.96-4.99 дд (1Н, 3J=2.4, 10.3 Гц, ОСН); 7.44-7.50 м (5H, Oft); 8.44 с (1H, NH2), 8.64 с (1H, NH2). Масс-спектр, m/z (W, %): 390 (0.9). Найдено, %: C, 71.15; H, 6.26; N, 15.01; C23H26N4O2. Вычислено, %: C, 70.75; H, 6.71; N, 14.35.
3,3,4-Трициано-2,5-диметил-6-фенил-3,4-дигидро-2Н-пиран-4-карбоксамид (2c). Выход 84%. Т пл. 178-179 °С. ИК-спектр, v, см-1: 3377 (NH2), 2257 (C=N), 1708 (С=О). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 1.67 д (3H, 3J=6.2 Гц, CH3), 1.87 с (3H, CH3), 5.18 к (1H, 3J=6.2 Гц, OCH), 7.43-7.51 м (5H, СбИ5), 8.44 с (1H, NH2), 8.67 c (1H, NH2). Масс-спектр, m/z (1отн., %): 306 (1.5). Найдено, %: C, 65.91; H, 4.79; N, 19.40; C17H14N4O2. Вычислено, %: C, 66.66; H, 4.61; N, 18.29.
Работа выполнена при поддержке фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК») №8303ГУ/2015.
Литература
1. Mao Z., Li Ya., Chen J., Wang Yu., Zhang H. Bioorgan-ic & Medicinal Chem. Lett., 20, 4116-4119 (2010);
2. Molinski T.F, Faulkner D.J. The Journal of Organic Chemistry, 51, 4564-4567 (1986);
3. Dumdei E.J., de Silva E.D., Andersen R.J. J. of the American Chem. S., 111, 2712-2713 (1989);
4. Насакин О.Е., Лыщиков А.Н., Каюков Я.С., Шевер-дов, В.П. Хим.-фарм. ж., 34, 4, 11-23 (2000);
5. Гуревич П.А., Иевлев М.Ю., Павлова С.И., Андреева Н.А., Миловидова А.Г., Ершов О.В., Насакин О.Е., Фанюк Н.А. Вестник технологического университета, 19, 10, 141-142 (2016);
6. Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Tafeenko V.A. Org. Lett., 18, 1940-1943 (2016);
7. Ievlev M.Yu., Ershov O.V., Belikov M.Yu., Milovidova A.G., Tafeenko V.A., Nasakin O.E. Beilstein J. Org. Chem., 12, 2093-2098 (2016);
8. Mosmann T., J. Immunol Methods, 65, 1, 55-63 (1983);
9. Nowell P.C. The Journal of Clinical Investigation, 117(8), 2033-2035 (2007).
© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. кафедры органической химии КНИТУ; А. Г. Миловидова - аспирант кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; С. И. Павлова - д-р мед. наук, заведующий кафедрой фармакологии, клинической фармакологии и биохимии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; Н. А. Андреева - аспирант кафедры фармакологии, клинической фармакологии и биохимии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; М. Ю. Иевлев - ассистент кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; О. В. Ершов -канд. хим. наук, доц. кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; О. Е. Насакин - д-р хим. наук, заведующий кафедрой органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова».
© P. A. Gurevich - Doctor of Chemical Sciences, Professor at the Department of Organic Chemistry Kazan National Research Technological University; A. G. Milovidova - post-graduate student at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the Ulyanov Chuvash State University; S. 1 Pavlova - Doctor of Medicinal Sciences, Head of the Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Biochemistry at the Ulyanov Chuvash State University; N. A. Andreeva - post-graduate student at the Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Biochemistry of the Ulyanov Chuvash State University; M. Yu. Ievlev - teaching assistant at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the Ulyanov Chuvash State University; O. V. Ershov - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry Chuvash State University; O. E. Nasakin - Doctor of Chemical Sciences, Head of the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry Chuvash State University.
