CC BY
20
УДК 547.781.1; 547.814.5
Подлипаева Д.А., Никитина П.А., Бормотов Н.И., Серова О.А., Шишкина Л.Н., Перевалов В.П.
СИНТЕЗ НОВЫХ 3-(1-ГИДРОКСИИМИДАЗОЛ-2-ИЛ)КУМАРИНОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ПРОТИВОВИРУСНОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ОТНОШЕНИИ ВИРУСА ОСПОВАКЦИНЫ
Подлипаева Дарья Андреевна, обучающийся 1 курса магистратуры факультета нефтегазохимии и полимерных материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева
Никитина Полина Андреевна, к.х.н., н.с. лаборатории фотоактивных супрамолекулярных систем ИНЭОС РАН, ведущий инженер кафедры технологии тонкого органического синтеза и химии красителей РХТУ им. Д.И. Менделеева E-mail: [email protected]
Бормотов Николай Иванович, заведующий лабораторией химических препаратов отдела профилактики и лечения особо опасных инфекций ГНЦ ВБ «Вектор»
Серова Ольга Алексеевна, н.с. отдела профилактики и лечения особо опасных инфекций ГНЦ ВБ «Вектор» Шишкина Лариса Николаевна, д.б.н., заведующая отделом профилактики и лечения особо опасных инфекций ГНЦ ВБ «Вектор»
Перевалов Валерий Павлович, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой технологии тонкого органического синтеза и химии красителей РХТУ им. Д.И. Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., 9
Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (ИНЭОС РАН), Москва, Россия 119991, Москва, ул. Вавилова, 28
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», Россия, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово
В продолжение нашего поиска органических молекул, обладающих противовирусной активностью в отношении ортопоксвирусов, разработан метод синтеза 1 -гидроксиимидазолов, содержащих в положении 2 кумариновый заместитель. Синтезирован ряд 6-замещённых 3-формилкумаринов, в том числе ранее не описанные. На их основе получены и полностью охарактеризованы новые производные 3-(1-гидроксиимидазол-2-ил)кумаринов. Изучены их цитотоксичность и вирусингибирующая активность в отношении вируса осповакцины in vitro. Ключевые слова: кумарин, 3-формилкумарин, 1-гидроксиимидазол, вирус осповакцины, противовирусная активность, цитотоксичность
SYNTHESIS OF NEW 3-(1-HYDROXYIMIDAZOL-2-YL)COUMARIN DERIVATIVES POSSESSING ANTIVIRAL ACTIVITY AGAINST VACCINIA VIRUS
Podlipaeva D.A.1, Nikitina P.A.1,2, Bormotov N.I.3, Serova O.A.3, Shishkina L.N.3, Perevalov V.P.1 1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
2 A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Science, Moscow, Russia
3 State Research Centre of Virology and Biotechnology VECTOR, Koltsovo, Novosibirsk Region
As a continuation of our search for small molecules possessing antiviral activity against orthopoxviruses, a synthetic route to 1-hydroxyimidazoles containing coumarin moiety in position 2 has been developed. A series of 6-subtituted 3-formylcoumarines has been synthesized, with novel ones among them, Starting with these aldehydes, new 3-(1-hydroxyimidazol-2-yl)coumarin derivatives have been synthesized and characterized. Their cytotoxicity and virus-inhibiting activity against Vaccinia virus have been evaluated in vitro.
Key words: coumarin, 3-formylcoumarin, 1-hydroxyimidazole, Vaccinia virus, antiviral activity, cytotoxicity
Наша работа посвящена синтезу и изучению противовирусной активности 1-
гидроксиимидазолов, содержащих фармакофорный фрагмент кумарина.
Известно, что производные кумарина проявляют различные виды противовирусной активности [1]. Из литературных источников также известно, что органические молекулы, содержащие в своей структуре одновременно гетероциклические фрагменты и кумарина, и имидазола, обладают противовирусной активностью в отношении различных рабдовирусов рыб [2-4], а также в отношении вируса гепатита С [5].
Ранее нами было показано [6], что 1-гидроксиимидазолы обладают перспективной вирусингибирующей активностью в отношении
вируса осповакцины, и мы предполагаем, что введение в молекулу 1 -гидроксиимидазола кумаринового заместителя приведёт к получению ещё более перспективных структур.
Новые производные 1-гидроксиимидазола ^,Ь и 2а-с, содержащие в положении 2 кумариновый фрагмент, были получены конденсацией исходных 3-формилкумаринов 3а-с с соответствующими оксимами и ацетатом аммония в ледяной уксусной кислоте при длительной выдержке при комнатной температуре (Схема 1). Выходы целевых продуктов представлены в Таблице 1.
"0 0 га-с
Схема 1. Синтез новых 3-(1-гидроксиимидазол-2-ил)кумаринов 1a,b и 2а-с.
Таблица 1. Выходы 3-(1-гидроксиимидазол-2-
ил)кума1 ринов 1a,b, 2a-c.
№ R Выход, % Температура плавления, °С
1a Cl 32 214-216
1b Br 56 248-250
2a Cl 35 202-204
2b Br 39 250-252
2c OCH3 31 252-254
Методики синтеза исходных оксимов описаны в литературе [7] и легко воспроизводятся. Для получения 3-формилкумаринов 3а-с на основании анализа литературных данных по аналогии с [8] был выбран двухстадийный подход исходя из коммерчески доступных производных салицилового альдегида.
На первой стадии взаимодействие 5-замещённых 2-гидроксибензальдегидов с малонодинитрилом привело к 6-замещённым 3-цианокумаринам 4а-с с хорошими выходами (Схема 2, Таблица 2).
R
О
ОН
1. 0.25М NaHCO,
2. HCI
N
О ^О
4а-с
Схема 2. Синтез 3-цианокумаринов 4а-с.
Таблица 2. Выходы 3-цианокумаринов 4a-c.
№ R Выход, % Температура плавления, °С
4a Cl 74 190-192
4b Br 79 180-182
4с OCH3 88 230-232
Восстановление нитрилов 4а-с до соответствующих альдегидов 3а-с проводилось в кипящей муравьиной кислоте при использовании в качестве катализатора скелетного никеля (никель Ренея) (Схема 3). При этом 6-бромо-3-цианокумарин 4Ь и 6-метокси-3-цианокумарин 4с получены впервые.
■М
""ре В.
"О
R
Nir
85% НСООН vcr ^"О д "О' _
4а-с за.с
Схема 3. Синтез 3-формилкумаринов 4а-с.
Интересно, что выход продукта 3 зависит от концентрации муравьиной кислоты: при использовании 100% кислоты целевые продукты были получены в следовых количествах, тогда как применение 85% муравьиной кислоты позволило получить производные 3а-с с умеренными выходами (Таблица 3). При этом 6-бромо-3-формилкумарин 3b и 6-метокси-3-формилкумарин 3с так же, как и аналогичным образом замещённые нитрильные производные 4b,c были получены впервые.
Таблица 3. Выходы 3-формилкумаринов 3a-c.
№ R Выход, % Температура плавления, °С
3a Cl 16 179-180
3b Br 16 195-196
3с OCH3 5 184-186
Все новые производные 3-(1-гидроксиимидазол-2-ил)кумарина (1a,b, 2a-c) были полностью охарактеризованы комплексом современных методов физико-химического анализа и переданы на испытания противовирусной активности в отношении ортопоксвирусов в Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» (Кольцово, Новосибирская обл.).
В качестве примера в таблице 4 представлены предварительные результаты испытаний
противовирусной активности 3-(5-ацетил-1-гидрокси-4-метилимидазол-2 -ил)-6 -хлоркумарина 1а против вируса осповакцины в культуре клеток Vero.
Таблица 4. Противовирусная активность 3-(1-гидроксиимидазол-2ил)кумарина 1a в отношении вируса
Соединение TC50, мкг/мл IC50, мкг/мл SI (TC50/ IC50) Примечание
1a >100 0.994 >100.6
Цидофовир (препарат сравнения) 275.72±2.04 10.03±0.63 27.60±1.56 [6]
Примечание к таблице: ТС50 - 50%-я токсическая концентрация препарата, при которой разрушается 50% клеток неинфицированного монослоя; 1С50 - 50%-я ингибирующая вирус концентрация препарата, при которой сохраняется 50% клеток инфицированного монослоя; SI - индекс селективности препарата, отношение ТС50/1С50; Н.а. - нет активности.
Соединение 1а обладает низкой цитотоксичностью и проявляет перспективную вирусингибирующую активность в отношении вируса осповакцины, сравнимую с проявляемой допущенными к клиническому применению препаратами Цидофовир и Бринцидофовир [9].
3-(1-Гидроксиимидазол-2-ил)кумарин 1а также проявляет ингибирующую активность в отношении вирусов оспы коров и оспы мышей (эктромелии), но значения ингибирующих концентраций в отношении этих ортопоксвирусов выше по сравнению с ингибирующей концентрацией в отношении вируса осповакцины.
Работа выполнена в рамках государственного задания ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора.
Список литературы
1. Mishra S., Pandey A., Manvati S. Coumarin: an emerging antiviral agent // Heliyon. 2020. Vol. 6. № 1. P. e03217.
2. Liu G., Wang C., Wang H., Zhu L., Zhang H., Wang Y., Pei C., Liu L. Antiviral efficiency of a coumarin derivative on spring viremia of carp virus in vivo // Virus Research. 2019. Vol. 268. P. 11-17.
3. Hu Y., Chen W., Shen Y., Zhu B., Wang G.-X. Synthesis and antiviral activity of coumarin derivatives against hematopoietic necrosis virus // Bioor. Med. Chem. Lett. 2019. Vol. 29. № 14. P. 1749-1755.
4. Liu L., Hu Y., Shen Y.-F., Wang G.-X. Evaluation on antiviral activity of coumarin derivatives against spring viraemia of carp virus in epithelioma papulosum cyprinid cells // Antiviral Research. 2017. Vol. 144. P. 173-185.
5. Tsay S.-C., Lin S.-Y., Huang W.-C., Hsu M.-H., Hwang K.C., Lin C.-C., Horng J.-C., Chen I-C., Hwu J.R., Shieh F.-K., Leyssen P., Neyts J. Synthesis and Structure-Activity Relationships of Imidazole-Coumarin Conjugates against Hepatitis C Virus // Molecules. 2016. Vol. 21. № 2. P. 228/1-228/17.
6. Никитина П.А., Бормотов Н.И., Шишкина Л.Н., Тихонов А.Я., Перевалов В.П. Синтез и противовирусная активность в отношении вируса осповакцины 1 -гидрокси-2-(2-гидроксифенил)имидазолов // Изв. АН. Сер. хим. 2019. №3. С. 634-637.
7. Nikitina P.A., Kuz'mina L.G., Perevalov V.P., Tkach I.I. Synthesis and study of prototropic tautomerism of 2-(3-chromenyl)-1-hydroxyimidazoles // Tetrahedron. 2013. Vol. 69. № 15. P. 3249-3256.
8. Bochkov A.Y., Akchurin I.O., Traven V.F. A new facile way for the preparation of 3-formylcoumarins // Heterocycl. Commun. 2017. Vol. 23. № 2. P. 75-78.
9. Yu J., Raj S.M. Efficacy of three key antiviral drugs used to treat orthopoxvirus infections: a systematic review // Global Biosecurity. 2019. Vol. 1. № 1. P. 28-7
