CC BY
20
УДК 577.112.345
СИНТЕЗ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫХ ПЕПТИДНЫХ МИМЕТИКОВ НА ОСНОВЕ ДИАЛКИЛ- И ДИАЦИЛАМИНОВ
С.М. Филатова*, З.Г. Дениева, У.А. Буданова, Ю.Л. Себякин
(МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова), кафедра химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии им. Н.А. Преображенского, *e-mail: с-221@устс1ех.ги)
Работа посвящена получению ряда производных аминокислот на основе диоктила-мина и диэфиров диэтаноламина с потенциальной антибактериальной активностью. Разработанные простые и универсальные схемы синтеза позволяют применять их при формировании серии образцов в препаративных количествах, необходимых для проведения физико-химических и биохимических исследований. Синтезированный образец на основе глицилдиоктиламида демонстрирует перспективный уровень антимикробной активности (MIC) в отношении грамположительных и грамотрица-тельных бактерий.
Ключевые слова: пептидомиметики, антибактериальная активность, катион-ные амфифилы, диоктиламин, диэтаноламин, глицин, бета-Ь-аланин, ГАМК, L-орнитин, L-лизин.
Существует множество разнообразных по молекулярной структуре антибиотиков и антимикробных средств, действенных по отношению к конкретным видам бактерий, однако с каждым годом резистентность новых штаммов бактерий к известным антибактериальным препаратам неуклонно возрастет [1]. Проблема эта далеко не новая и требует постоянного поиска новых лекарственных веществ - антибиотиков нового поколения, не вызывающих быстрого развития устойчивости у разных видов микроорганизмов.
Достижения в области биотехнологии, генной инженерии и синтетической химии открывают возможности для поиска методов лечения, заменяющих терапию антибиотиками. В настоящее время широко распространено использование бактериофагов и антител. На разных стадиях разработки находятся другие многообещающие стратегии с применением пробиотиков, катионных детергентов и антимикробных пептидов (АМП) [2]. Большинство известных антибиотиков нацелены на клеточные процессы бактерий, поэтому могут оказаться неэффективными в отношении различных мутаций, действия ферментов и других внутриклеточных модификаций. АМП были разработаны как молекулы, нацеленные на мембраны бактериальных клеток, следовательно, они рассматриваются как новые перспективные средства борьбы с упомянутыми трудностями [3]. Выбор мембраны в качестве мишени обеспечивает пре-
имущество пептидных агентов перед обычными антибиотиками, поскольку развитие устойчивости к ним происходит медленно или даже отсутствует. Некоторые из них уже используются в клинике [4], а некоторые проходят клинические испытания [5].
Однако несмотря на высокую биологическую активность большинства представителей АМП лишь немногие из них нашли применение в медицине, вследствие проявления высокого гемолитического эффекта по отношению к клеткам млекопитающих [6].
Множество исследований, проведенных в этом направлении, позволило прийти к выводу, что на токсичность и антибактериальные свойства молекул можно влиять посредством изменения не только химического состава, но и архитектуры определенной молекулы [7]. Поддерживая постоянный химический состав, можно достичь эффективной безопасной гидрофоб-ности молекулы за счет варьирования состава и позиционного расположения гидрофобных фрагментов в структуре соединения. Обнаружено, что определенная пороговая гидрофоб-ность необходима для проявления значительной активности против бактериальных клеток [8]. Однако увеличение гидрофобности не может быть бесконтрольным, так как оно приводит к значительному усилению токсичности, что не позволяет использовать это соединение в клинических исследованиях.
К одному из перспективных направлений, привлекающих внимание исследователей, относится применение амфифильных пептидо-миметиков или липопептидов [9]. Они могут обладать высоким уровнем антимикробной активности, отличаться незначительными побочными эффектами, простотой синтеза и возможностью манипуляций с их составом [10]. Именно природные антибиотики послужили основой для создания синтетических мембра-но-активных веществ, которые уже сейчас демонстрируют многообещающую способность к модификации в широком диапазоне, что делает их перспективными в качестве будущих антибактериальных агентов [11, 12].
Разрабатываемые соединения низкомолекулярных пептидных миметиков имеют в целом единообразную структуру: одна или две алифатические гидрофобные цепи, аминокислотные участки в качестве гидрофильной головной группы и спейсер, соединяющий два домена. Такая амфифильная структура позволяет им взаимодействовать с отрицательно заряженными бактериальными мембранами [13, 14]. Аминокислоты, выступающие в качестве гидрофильных доменов, также влияют на биодоступность липопептидов. Для них важны такие факторы, как число положительно заряженных групп, структура самих аминокислот и их конфигурация. Молекулы, пептидная часть ко -торых представлена остатками L-лизина или L-фенилаланина, демонстрируют наилучшие результаты по уровню антимикробной активности [15, 16].
Структура, длина и степень насыщенности гидрофобного домена также влияют на антибактериальные свойства соединений. Исследования показали, что существует взаимосвязь между длиной гидрофобного блока амфифиль-ного соединения и минимальной ингибирующей концентрацией (MIC), которая необходима для подавления роста микроорганизмов [17]. Липо-фильными доменами зачастую выступают насыщенные и ненасыщенные алифатические цепи, встречаются также катионные амфифилы, в составе которых присутствуют ароматические соединения или производные стероидов, например холестерин [18].
Исследования, проводимые на модельных ли-пидных бислоях, позволяют предположить, что антибактериальные пептиды образуют поры в плазматической мембране, которые приводят к неконтролируемой проницаемости клетки бактерии [19-21]. Небольшие бактерицидные агенты функционируют, главным образом, за счет
активного взаимодействия и деполяризации клеточных стенок бактерий [22]. Это в конечном итоге приводит к утечке цитоплазматического материала и лизису клеток [23].
Цель настоящей работы - разработка схем получения и синтеза двух серий новых катионных пептидомиметиков на основе алифатических производных аминов, различающихся структурой аминокислоты в полярном блоке и объемом его положительного заряда для последующего определения зависимости между структурой и антибактериальной активностью.
Экспериментальная часть
Спектры 'Н-ЯМР снимали в дейтериро-ванном растворителе на импульсном ЯМР-спектрометре «BrukerWM-400» с рабочей частотой 400 МГц. Внутренний стандарт -гексаметилдисилоксан. Тонкослойную хроматографию (ТСХ) проводили на пластинках «Сорбфил» (Краснодар), препаративную тонкослойную хроматографию - на силикагеле «Sigma Aldrich ^С standard grade» (Германия). Обнаружение пятен веществ, содержащих аминогруппы, осуществлялось в процессе проведения ТСХ при нагревании до 50 °С в 5%-м растворе нингидрина.
^(трет-бутоксикарбонил)-глицин (2а). К раствору 0,3 г (3,99 ммоль) глицина в 25 мл дистиллированной воды добавляли по каплям раствор 4 М NaOH (до установления рН 8) и 1,31 г (5,99 ммоль) ди-да^еда-бутил-пирокарбоната в 10 мл ТГФ, а затем перемешивали при ком -натной температуре в течение 3 ч. После завершения реакции растворитель удаляли под вакуумом. Далее полученное вещество растворяли в 50 мл дистиллированной воды, подкисляли 20%-м раствором лимонной кислоты до рН 3, экстрагировали этилацетатом (3^50 мл) и сушили над сульфатом натрия. Растворитель упаривали на роторном испарителе. Получали 0,58 г продукта 2а (83,2%). хН-ЯМР-спектр (DMSO, 5, м.д.): 1.39 (с, 9H, ССН3), 3.95 (д, 2H, СН2), 7.32 (д, 1H, NH).
N-(mpem-бутоксикарбонил )-в-L-аланин (2b). Реакцию получения Boc-(P-Ala)-OH проводили аналогичным образом. Из 0,3 г (3,37 ммоль) P-L-Ala получали 0,57 г продукта 2b (89,4%). хН-ЯМР-спектр (CDCl3, 5, м.д.): 1.43 (с, 9Н, ССН3), 2.50 (т, 2H, NHCH2CH2), 3.29 (м, 2H, NHCH2CH2), 6.72 (д, 1H, NH).
N-(mpem-бутоксикарбонил)-у-L-амино-масляная кислота (2с). Реакцию получения Boc-(ГАМК)-OH проводили аналогичным образом. Из 0,3 г (2,91 ммоль) ГАМК получа-
ли 0,48 г продукта 2с (81,6%). 1Н-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 1.43 (с, 9Н, ССН3), 1.74 (м, 2Н, МНСН2СН2СН2), 2.26 (т, 2Н, МНСН2СН2СН2), 3.24 (т, 2Н, МНСН2СН2СН2), 6.58 (д, 1Н, МН).
N а ,N5 - бис( трет-бутоксикарбонил)-Ь-орнитин (8а). Получение БосОгп(Бос)-ОН проводили аналогичным образом. Из 0,3 г (2,27 ммоль) Ь-ОгпНС1 получали 0,55 г продукта 8а (73,2%). ХН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 1.42 (с, 18Н, ССН3), 1.65 (дд, 2Н, СНСН2СН2СН2), 1.75 (м, 2Н, СНСН2СН2СН2), 3.11 (м, 2Н, СНСН2СН2СН2), 4.31 (с, 1Н, Сн), 6.49 (д, 1Н, 5-МН), (5.65 (д, 1Н, а-Ш).
^,^-бис( трет-бутоксикарбонил)-Ь-ли-зин (8Ь). Реакцию получения БосЬу8(Бос)-ОН проводили аналогичным образом. Из 0,3 г (2,05 ммоль) Ь-Ьу8НС1 получали 0,56 г продукта 8Ь (79,4%). хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 1.41 (с, 18Н, ССН3); 1.52 (м, 4Н, СНСН2СН2СН2СН2); 1.60 (д, 2Н, СНСН2СН2СН2СН2); 3.06 (д, 2Н, СНСН2СН2СН2СН2); 4.30 (с, 1Н, СН); 6.03 (с, Н, е-МН); 6.69 (с, 1Н, а-МН).
^^ди-н-октиламин (4). Смесь 1 г (7,74 ммоль) н-октиламина, 1,49 (7,74 ммоль) 1-бром-октана и 1,07 (7,74 ммоль) карбоната калия в 8 мл ТГФ перемешивали при 80 °С в течение 12 ч. После завершения реакции растворитель удаляли в вакууме, массу растворяли в 25 мл хлороформа, промывали дистиллированной водой (3^25 мл) и сушили над безводным Ма28О4. Продукт выделяли с помощью колоночной хроматографии в системе петролейный эфир : этилацетат : триэ-тиламин (10:1:0,05 по объему). 1Н-ЯМР -спектр (ЭМ8О, 5, м.д.): 0.88 (т, 6Н, СН3), 1.35 (м, 20Н, СН2), 1.58 (м, 4Н, МНСН2СН2), 2.62 (дд, 4Н, МНСН2СН2), 2.79 (д, 1Н, МН).
Трифторацетат глицил-ди-н-октилами-да (6а). К охлажденному до 0 °С раствору 0,15 г (0,433 ммоль) ВосИу-ОН 2 а и 0,071 г (0,577 ммоль) ЭМЛР в 5 мл безводного хлористого метилена при перемешивании добавляли раствор 0,07 г (0,289 ммоль) ди-н-октиламина 4 в 5 мл безводного хлористого метилена. При интенсивном перемешивании к реакционной массе добавляли 0,12 г (0,577 ммоль) ЭСС и выдерживали смесь в течение 2 ч. Контроль над реакцией осуществляли по данным ТСХ. После завершения реакции осадок дициклогексилмочевины отфильтровывали, реакционную массу промывали водой до рН 7 и сушили над Ма28О4. Продукт выделяли препаративной тонкослойной хроматографией в системе хлороформ : метанол (9:1 по объему). Получали 0,092 г (80%) продукта 5а. Удаление защитной группы с
технического продукта проводили действием 0,26 мл (3,46 ммоль) трифторуксусной кислоты в 1 мл безводного хлористого метилена при перемешивании. После чего растворитель с избытком кислоты удаляли вод вакуумом, получали 0,088 г (92,8%) трифторуксусной соли 6а. ^-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.88 (т, 6Н, СН3), 1.36-1.27 (м, 20Н, СН2), 1.62 (м, 4Н, |3-СН2), 3.44 (дд, 4Н, а-СН2), 3.91 (т, 2Н, МН2СН2), 6.02 (д, 2Н, МН2).
Трифторацетат р-Ь-аланил-ди-н - октил-амида (6Ь). Реакцию получения соединения 5Ь проводили аналогичным образом. Из 0,15 г (0,793 ммоль) 2Ь получали 0,19 г (78%) продукта 5Ь. После удаления защитной группировки получали 0,18 г (91%) трифтораце-татной соли 6Ь. хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.87 (т, 6Н, СН3), 1.33 - 1.26 (м, 20Н, СН2), 1.64 (м, 4Н, Р-СН2), 2.82 (м, 2Н, МН2СН2СН2), 3.18 (т, 2Н, МН2СН2СН2), 3.49 (дд, 4Н, а-СН2), 4.59 (д, 2Н, МН2).
Трифторацетат 4-аминобутил-ди-н-октил-амида (6с). Реакцию получения соединения 5с проводили аналогичным образом. Из 0,15 г (0,738 ммоль) 2с получали 0,17 г (75%) продукта 5с. После удаления защитной группировки получали 0,175 г (96%) трифторацетат-ной соли 6с. 1Н-ЯМР -спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.87 (т, 6Н, СН3), 1.29 (м, 20Н, СН2), 1.61 (м, 4Н, Р-СН2), 1.97 (м, 2Н, МН2СН2СН2СН2), 2.35 (м, 2Н, МН2СН2СН2СН2), 2.56 (д, 2Н, МН2), 3.04 (т, 2Н, МН2СН2СН2СН2), 3.44 (дд, 4Н, а-СН2).
Трифторацетат Ь-орнитил-ди-н-октил-амида (10а). Реакцию получения соединения 9 а проводили аналогичным образом. Из 0,15 г (0,451 ммоль) 8а получали 0,11 г (69%) продукта 9а. После удаления защитных группировок получали 0,107 г (93,1%) трифторацетат-ной соли 10а. хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.87 (т, 3Н, СН3), 1.27 (м, 20Н, СН2), 1.57 (дд, 2Н, СНСН2СН2СН2), 1.66 (м, 4Н, Р-СН2), 1.84 (м, 2Н, СНСН2СН2СН2), 1.99 (д, 2Н, 5-МН.,), 2.86 (м, 2Н, СНСН2СН2СН2), 3.43 (д, 4Н, а-СН2), 3.73 (с, 1Н, СН), 7 48 (д, 2Н, а- МН2).
Трифторацетат Ь-лизил-ди-н-октиламида (10Ь). Реакцию получения соединения 9Ь проводили аналогичным образом. Из 0,15 г (0,433 ммоль) 8Ь получали 0,114 г (71%) продукта 9Ь. После удаления защитных группировок получали 0,112 г (93,1%) трифторацетатной соли 10Ь. ^-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.80 (т, 6Н, СН3), 1.31 (м, 20Н, СН2), 1.46 (дд, 4Н, СНСН2СН2СН2СН2), 1.61 (м, 4Н, Р-СН2), 1.71 (м, 2Н, СНСН2СН2СН2СН2), 1.91 (д, 2Н, 8-2ЧН2), 2.61
(м, 2Н, СНСН2СН2СН2СН2), 3.45 (м, 4Н, а-СН2), 3.63 (с, 1Н, СН), 7.51 (д, 2Н, а- Ш2).
^трет-бутоксикарбонил-диэтаноламин (12). К раствору 1 г (9,52 ммоль) диэтанола-мина 11 в 15 мл ТГФ добавляли по каплям раствор 4 М НаОН в 25 мл дистиллированной воды (до установления рН 8) и раствор 3,12 г (14,26 ммоль) ди-да^еда-бутил-пирокарбоната в 45 мл ТГФ. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 3 ч с поддержанием рН 8. Растворитель удаляли под вакуумом. Продукт реакции выделяли экстракцией хлороформом (3x75 мл), сушили над сульфатом натрия. Растворитель упаривали на роторном испарителе. Выход продукта 12 составил 1,84 г (93,7%). хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 1.48 (с, 9Н, СН3), 3.31 (т, 4Н, 1ЧНСН2СН2), 3.86 (т, 4Н, ННСН2СН2).
Nтрет-бутоксикарбонил-0,0' - диокта-ноил-диэтаноламин (13). К охлажденному до 0 °С раствору 4,21 г (29,2 ммоль) октановой кислоты в 50 мл безводного хлористого метилена при перемешивании добавляли 3,57 г (29,2 ммоль) ЭМЛР, раствор 9,02 г (43,8 ммоль) ЭСС в 100 мл хлористого метилена и 1,5 г (7,3 ммоль) продукта 12 в 35 мл хлористого метилена. Смесь выдерживали при интенсивном перемешивании в течение 24 ч. Контроль над реакцией осуществляли по данным ТСХ. Выпавший осадок дициклогексилмочевины отфильтровывали. Продукт выделяли колоночной хроматографией в системе толуол : этилацетат (1:5 по объему). Получали 4,2 г продукта 13 (92%). хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.80 (т, 6Н, СН3), 1.22 (м, 20Н, СН2СН3), 1.36 (с, 9Н, ССН3), 1.54 (т, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 2.22 (т, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 3.41 (т, 4Н, ННСН2СН2), 4.10 (т, 4Н, 1ЧНСН2СН2).
0,0'-диоктаноил-диэтаноламин (14). 2 г (3,2 ммоль) соединения 13 растворяли в 40 мл безводного хлористого метилена и прибавляли смесь 20 мл трифторуксусной кислоты в 20 мл безводного хлористого метилена при перемешивании. Через 1 ч реакционную массу упаривали на роторном испарителе, остаток растворяли в 40 мл хлороформа и промывали 10%-м водным раствором гидрокарбоната натрия (3x40 мл) и водой до рН 7, сушили над сульфатом натрия, упаривали. Выход продукта 14 составил 1,2 г (70,6%). ХН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.89 (т, 6Н, СН3), 1.24 (м, 20Н, СН2СН3), 1.62 (т, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 2.34 (т, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 2.97 (т, 4Н, ННСН2СН2), 4.21 (т, 4Н, ННСН2СН2), 4.51 (с, 1Н, Ш).
Трифторацетат глицил-0,0'-диоктаноил-диэтаноламина (15а). К охлажденному до 0 °С
раствору 0,15 г (0,433 ммоль) ВосС1у-ОН 2а в 5 мл безводного хлористого метилена при перемешивании добавляли 0,071 г (0,577 ммоль) ЭМЛР, раствор 0,12 г (0,577 ммоль) ЭСС в 10 мл хлористого метилена, а также 0,139 г (0,389 ммоль) продукта 14 в 35 мл хлористого метилена. Смесь выдерживали при интенсивном перемешивании в течение 24 ч. Контроль над реакцией осуществляли по данным ТСХ. Выпавший осадок дициклогексилмочевины отфильтровывали, реакционную массу промывали водой до рН 7 и сушили над №28О4. Продукт выделяли препаративной тонкослойной хроматографией в системе хлороформ : метанол (20:1 по объему). Получали 0,167 г продукта 15а (75%). Удаление защитной группы с технического продукта проводили действием 0,37 мл (4,87 ммоль) трифторуксусной кислоты в 10 мл безводного хлористого метилена при перемешивании, растворитель с избытком кислоты удаляли вод вакуумом, получали три-фторуксусную соль с количественным выходом. хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.89 (т, 6Н, СН3), 1.28 (м, 16Н, СН2СН3), 1.56 (т, 4Н, С(О) ОСН2СН2), 2.34 (т, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 3.61 (т, 4Н, НННСН2СН2), 3.88 (с, 2Н, 1ЧН2СН2), 4.27 (м, 4Н, ННСН2СН2), 5.99 (с, 2Н, Ш2).
Трифторацетат Р-Ь-аланил-0,0 '-диокта-ноил-диэтаноламина (15Ь). Реакцию проводили аналогичным образом. Из 0,15 г (0,793 ммоль) 2Ь получали 0,29 г (71%) продукта 15Ь. хН-ЯМР-спектр (СЭС13, 5, м.д.): 0.86 (т, 6Н, СН3), 1.28 (м, 16Н, СН2СН3), 1.55 (м, 4Н, С(о) ОСН2СН2), 2.38 (м, 4Н, С(О)ОСН2СН2), 2.74 (с, 2Н, ННН2СН2СН2), 3.06 (т, 2Н, 1ЧН2СН2СН2), 3.57 (дт, 4Н, №!СН2СН2), 4.19 (м, 4Н, 1ЧНСН2СН2), 4.41 (с, 2Н, Ш2).
Результаты и их обсуждение
Величина гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) - одна из важнейших характеристик потенциальных пептидомиметиков. Значения ГЛБ, а следовательно, и структуры гидрофобного и гидрофильного блоков целевых соединений отражают возможность электростатических и водородных взаимодействий терапевтических молекул с ком-понентами клеточной стенки бактерий, а также закладывают тонкие детали механизма антимикробной активности. Первый этап работы состоял в теоретическом расчете ГЛБ с помощью программы «ЛСЭ/ЬаЬ8, LogP» [24, 25] для планируемых катионных амфифилов, различающихся по длине алифатических цепей в гидрофобном блоке, а также по длине
Значения ГЛБ для синтезируемых соединений
Соединение Структурная формула Значение ГЛБ
6а 5,95
6b h2n n ch3 6,12
6c 6,34
10a ___ch3 nh2 ^^^^^^^^^ 3 h2n 1 n ch3 6,02
10b nh 5,94
15a o 5,43
15b o h2n n 5,59
углеводородной цепи и количеству заряженных групп в структуре аминокислоты в гидрофильной головной группе, что позволило определить наиболее перспективные образцы для последующих исследований. Расчетные значения ГЛБ исследуемой библиотеки структур лежат в диапазоне вероятной анти-
бактериальной активности и варьируются от 5,43 до 6,34. Полученные данные стали основой для разработки схем получения и синтеза соединений 6 (а- с), 10 (а, Ь) и 15 (а, Ь) (табл. 1).
Для формирования гидрофобного блока соединений 6 (а-с) и 10 (а, Ь) в данной работе пред-
С х е м а 1
С х е м а 2
С х е м а 3
ложено использовать диоктиламин. При этом полярный блок образуют производные глицина 6а, бета^-аланина 6Ь и ГАМК 6с (схема 1), а также L-орнитина 10а или L-лизина 10Ь в качестве контроля [26] (схема 2). Диоктиламин 4 получали по реакции октиламина 3 с 1-бромок-таном при нагревании до 80 оС в присутствии [27].
Аминокислоты 1 (а-с) и 7 (а, Ь) обрабатывали ди-трет-бутил-пирокарбонатом (Boc2O) и 4 М NaOH в ТГФ в качестве растворителя в течение
1 ч и затем перемешивали при комнатной температуре в течение 3 ч [28]. Полученные вещества растворяли в воде, насыщали раствором хлорида натрия, подкисляли 20%-м раствором лимонной кислоты до рН 3, экстрагировали этилацетатом и сушили сульфатом натрия. Это позволило получить защищенные аминокислоты 2 (а-с) и 8 (а, Ь) с выходами 83,2; 89,4; 81,6; 73,2 и 79,4% соответственно.
Соединения 5 (а-с) и 9 (а, Ь) получали по кар-бодиимидному методу с использованием дициклогексилкарбодиимида ф^) и 4-диметила-минопиридина (DMAP) [29]. Для этого к раствору смеси аминокислоты и DMAP в безводном хлористом метилене при перемешивании добавляли раствор аминокомпоненты 4. Смесь охлаждали до 0 °С, добавляли раствор DCC в безводном хлористом метилене и перемешивали в течение
2 ч. После завершения реакции выпавший осадок дициклогексилмочевины отфильтровывали. Вос-защиту удаляли действием трифторуксусной кислоты в хлористом метилене (1:1 по объему) и получали моно- и бивалентные катионные амфи-
филы 6 (а-с) и 10 (а, Ь) соответственно. Структуры полученных продуктов подтверждали данными ХН-ЯМР спектроскопии.
По предложенной схеме 3 гидрофобный участок формируется альтернативным способом на основе алифатического производного диэтано-ламина (14), которое получали по реакции с октановой кислотой в присутствии DCC и DMAR Для этого предварительно формировали Вос-производное диэтаноламина (12), а после реакции присоединения углеводородных радикалов удаляли защиту действием трифторуксусной кислоты. Целевые амфифилы 15 (а, Ь) получали по реакции конъюгации гидрофильного блока 2 (а, Ь) и гидрофобного домена 14 с помощью DCC в присутствии DMAR После удаления защитных групп выход катионных амфифилов 15а и 15Ь составили 75 и 71% соответственно. Структура соединений подтверждена данными ХН-ЯМР спектроскопии.
Преимущество разработанных и реализованных схем синтеза катионных амфифилов на основе производных алифатических аминов заключается в простоте и универсальности предложенного подхода, который можно применять при наработке нескольких серий целенаправленно модифицированных образцов в препаративных количествах, необходимых для проведения последующих биохимических исследований.
Предварительная оценка антибактериального действия синтезированных соединений, проведенная в НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе и ФГБУ «НМИЦ гематологии» Минздрава России, продемонстрировала удовлет-
ворительный уровень активности в отношении нескольких штаммов бактерий. Для образца на основе глицилдиоктиламида показан перспективный уровень со значениями минимальной ингибирующей концентрации (MIC) в отношении грамположи-тельных (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) и грамотрицательных (Escherichia coli) микроорганизмов - 2, 50 и 5 мкг/мл соответственно. ПодСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ghosh C., Manjunath G.B., Akkapeddi P., Yarlagadda V., Hoque Uppu J.D., Konai M.M., Haldar J. // J. Med. Chem. 2014. Vol. 57. N 4. P. 1428 (DOI: 10.1021/ jm401680a).
2. Fjell C.D., Hiss J.A., Hancock R.E., Schneider G. // Nat. Rev. Drug Discov. 2011. Vol. 11. N 1. P. 37 (DOI: 10.1038/nrd3591).
3. Yount N.Y., Yeaman M.R. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. Vol. 101. N 19. P. 7363 (DOI: 10.1073/pnas.0401567101).
4. Pirri G., Giuliani A., Nicoletto S.F., Pizzuto L., Rinaldi A.C. // Cent. Eur. J. Biol. 2009. Vol. 4. P. 258. DOI: 10.2478/s11535-009-0031-3.
5. Fjell C.D., Hiss J.A., Hancock R.E. W., Schneider G. // Nat. Rev. Drug Discovery. 2012. Vol. 11. P. 37.
6. Faber C., Stallmann H., Lyaruu D., Joosten U., Von Eiff C., Van Nieuw Amerongen A., Wuisman P.I. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005. Vol.49. P. 2438 (DOI: 10.1128/AAC.49.6.2438-2444.2005).
7. Jung D., Rozek A., Okon M., Hancock R.E. // Chem. Biol. 2004. Vol. 11. N 7. P. 949 (DOI: 10.1016/j.chem-biol.2004.04.020).
8. Li J., Nation R.L., Turnidge J.D., Milne R.W., Coulthard K., Rayner C.R., Paterson D.L. // Lancet Infect Dis. 2006. Vol. 6. N 9. P.589 (DOI: 10.1016/ S1473-3099(06)70580-1).
9. Niu Y., WangM., Cao Y., Nimmagadda A., Hu J., Wu Y., Ye X.-S. // J. Medicinal Chemistry. 2018. Vol. 61. N 7. P. 2865 (DOI: 10.1039/C7CC07285F).
10. Haug B.E., Stensen W., Kalaaji M., Rekdal О., Svendsen J.S. // Journal of Medicinal Chemistry. 2008. Vol. 51. N 14. P. 4306 (DOI: 10.1021/ jm701600a).
11. Radzishevsky I. S., Rotem S., Bourdetsky D., Navon-Venezia S., Carmeli Y., Mor A. // Nat. Biotechnol. 2007. Vol. 25. P. 657 (DOI: 10.3390/ijms12095971).
12. Zou H., Koh J.J., Li J., Qiu S., Aung T. T., Lin H., Lak-shminarayanan R., Dai X., Cao D., Liu S., Beuerman R.W. // J. Med. Chem. 2013. Vol. 56. P. 2359 (DOI: 10.1021/jm301683j).
13. Hurdle J.G., O'Neill A.J., Chopra I., Lee R.E. // Nat Rev Microbiol. 2011. Vol. 9. N 1. P.62 (DOI: 10.1038/ nrmicro2474).
14. Hoque J., Konai M.M., Sequeira S.S., Sa-maddar S., Haldar J. // J. Med. Chem. 2016.
робные результаты исследования будут представлены в последующей публикации.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-04-00672). Конфликта интересов нет. Дополнительных материалов нет. Дополнительной информации нет.
Vol. 59. N 23. P. 10750 (DOI: 10.1021/acs. jmedchem.6b01435).
15. Konai M.M., Haldar J. // Bioconjugate Chem. 2017. Vol. 28. N 4. P. 1194 (DOI: 10.1021/acs. bioconjchem.7b00055).
16. Konai M.M., Ghosh C., Yarlagadda V., Samaddar S., Haldar J. // Journal of Medicinal Chemistry. 2014. Vol. 57. N 22. P. 9409 (DOI: 10.1021/jm5013566).
17. Ghosh C., Sarkar P., Samaddar S., Uppua D., Haldar J. // Chem. Commun., 2017. Vol. 53. P. 8427 (DOI: 10.1039/C7CC04206J).
18. Sheng R., Zhuang X., Wang Z., Cao A., Lin K., Zhu J. // Nanomaterials. 2016. Vol. 6. N 69. P. 223 (DOI: 10.3390/nano6040069).
19. Brogden K.A. // Nat Rev Microbiol. 2005. Vol. 3. N 3. P. 238 (DOI: 10.1038/nrmicro1098).
20. Pouny Y., Rapaport D., Mor A., Nicolas P., Shai Y. // Biochemistry. 1992 Vol. 31. N 49. P. 12416 (DOI: 10.1021/bi00164a017).
21. Baumann G., Mueller P. // J. Supramol. structure. 1974. Vol. 2. N 5-6. P. 538 (DOI: 10.1002/ jss.400020504).
22. Zhang E., Bai P.-Y., Cui D.-Y., Chu W.-C., Hua Y.-G., Liu Q. // European Journal of Medicinal Chemistry. 2018. Vol. 143. P. 1489 (DOI: 10.1016/j.ej-mech.2017.10.044).
23. JenningsM. C., Minbiole K. P. C., Wuest W. M. //ACS infectious diseases. 2015. Vol. 1. N. 7. P. 288 (DOI: 10.1021/acsinfecdis.5b00047).
24. Szymanowski J., Hiron C.G. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 1984. P. 218.
25. Denieva Z.G., Romanova N.A., Bodrova T.G., Bu-danova U.A., Sebyakin Yu.L. // Moscow University Chemistry Bulletin. 2019 Vol. 74. N 6. P. 300 (DOI: 10.3103/S0027131419060087).
26. Zhang E., Bai P-Y., Cui D-E., Chu W-C., Hua Y-G., Liu Q., Liu H-M. // 2017. Vol. 0223-5234. N 17. P. 30844 (DOI: j.ejmech.2017.10.044).
27. Meka R.R., Godeshala S., Marepally S., Thorat K., Rachamalla H., Dhayani A., Hiwale A., Banerjee R., Chaudhuria A., Vemula V. // RSC Adv. 2016. Vol. 6. P. 77841 (DOI: 10.1039/C6RA07256A).
28. Marusova (Soloveva) V.V., Zagitova R.I., Bu-danova U.A., Sebyakin Yu.L. // Moscow University Chemistry Bulletin. 2018. Vol. 73. N 2. P. 74
(DOI: 10.3103/S0027131418020098). deleev Commun. 2019. Vol. 29. P. 32 (DOI: 10.1016/j.
29. Denieva Z.G., Budanova U.A., Sebyakin Yu.L. // Men- mencom.2019.01.009).
Поступила в редакцию 10.01.2020 Получена после доработки 12.02.2020 Принята к публикации 20.02.2020
SYNTHESIS OF LOW-MOLECULAR ANTIBACTERIAL PEPTIDE MIMETICS BASED ON DIALKYL- AND DIACYLAMINES S.M. Filatova*, Z.G. Denieva, U.A. Budanova, Yu.L. Sebyakin
(MIREA - Russian Technology University (Lomonosov Institute of Fine Chemical Technology), N. Ah. Preobrazhensky department of chemistry and technology ofbiologically active compounds, medical and organic chemistry, * e-mail: [email protected])
This work is aimed at creating a number of derivatives of natural amino acids based on dioctylamine and diethanolamine diesters with potential antibacterial activity. Simple and universal synthesis schemes allow them to be used in preparing of a series of samples in preparative quantities necessary for implementation physicochemical and biochemical studies. The synthesized sample based on glycyldioctylamide shows a promising level of antimicrobial activity (MIC) against gram-positive and gram-negative bacteria.
Key words: peptidomimetics, antibacterial activity, cationic amphiphiles, dioctylamine, diethanolamine, glycine, beta-L-alanine, GABA, L-ornithine, L-lysine.
Сведения об авторах: Филатова Светлана Михайловна - бакалавр кафедры химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии им. Н.А. Преображенского Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА ([email protected]); Дениева Зарет Гезимахмаевна - магистр кафедры химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии им. Н.А. Преображенского Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА ([email protected]); Буданова Ульяна Александровна - ассистент кафедры химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии им. Н.А. Преображенского Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА, канд. хим. наук ([email protected]); Себякин Юрий Львович - профессор кафедры химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии им. Н.А. Преображенского Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, РТУ МИРЭА, зав. лабораторией химии био-конъюгатов, профессор, докт. хим. наук ([email protected]).
