Научная статья на тему 'Синтез оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила и изучение влияния заместителей в бензольном кольце на биологическую активность'

Синтез оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила и изучение влияния заместителей в бензольном кольце на биологическую активность Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
200
100
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИКЛОПРОПАНЫ / ОКСИРАНЫ / МАЛОНОНИТРИЛ / БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ / НИТРИЛЫ / CYCLOPROPANES / OXIRANES / MALONONITRILE / BIOLOGICAL ACTIVITY / NITRILES

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Гуревич П. А., Бардасов И. Н., Михайлов Д. Л., Лыщиков А. Н., Саттарова Л. Ф.

Проведено изучение влияния заместителей в бензольном кольце на биологическую активность оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Гуревич П. А., Бардасов И. Н., Михайлов Д. Л., Лыщиков А. Н., Саттарова Л. Ф.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Researched substitutuents effect on the benzene ring to the biological activity of oxiranes and cyclopropanes based on the arylidene derivatives of malononitrile dimer.

Текст научной работы на тему «Синтез оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила и изучение влияния заместителей в бензольном кольце на биологическую активность»

УДК 547.46'052

П. А. Гуревич, И. Н. Бардасов, Д. Л. Михайлов, А. Н. Лыщиков,

Л. Ф. Саттарова, Н. Г. Могильный, Б. П. Струнин

СИНТЕЗ ОКСИРАНОВ И ЦИКЛОПРОПАНОВ НА ОСНОВЕ АРИЛИДЕНПРОИЗВОДНЫХ ДИМЕРА

МАЛОНОНИТРИЛА И ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ В БЕНЗОЛЬНОМ КОЛЬЦЕ

НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ

Ключевые слова: циклопропаны, оксираны, малононитрил, биологическая активность, нитрилы.

Проведено изучение влияния заместителей в бензольном кольце на биологическую активность оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила.

Keywords: Cyclopropanes, Oxiranes, Malononitrile, Biological Activity, Nitriles.

Researched substitutuents effect on the benzene ring to the biological activity of oxiranes and cyclopropanes based on the arylidene derivatives of malononitrile dimer.

Цианозамещенные циклопропаны и оксираны являются перспективными с синтетической точки зрения исследовательскими объектами. Сочетание напряжённого трёхчленного цикла и карбонитрильной группы создаёт предпосылки для протекания каскадных процессов циклизации, что может привести к уникальным гетероциклическим соединениям сложного функционального окружения. Анализ литературных данных показывает, что часто цианозамещенные представители циклопропанового и оксиранового ряда являются прекурсорами биологически активных соединений [13]. Научным коллективом ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова» ранее были опубликованы работы по синтезу оксира-нов и циклопропанов на основе арилиденпроизводных димера малононитрила [4-6] и изучению их биологической активности [6]. В качестве объектов изучения нами были выбраны незамещённые в бензольном кольце 2-амино-6-фенил-4-(дицианометилен)-3 -

азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил (2а) и 2-[амино(3-фенил-2-цианооксиран-2-ил)метилен]малононитрил (3а). В результате проведенных исследований была выявлена антибактериальная активность по отношению к Streptococcus spp.

Цель дальнейших исследований - изучение влияния заместителей в бензольном кольце циклопро-пановых и оксирановых производных (1) и (2) на их антимикробную активность.

В ходе выполнения работы методы синтеза соединений 2а-в и 3а, б, г были усовершенствованы с целью повышения выходов, уменьшения количества и стоимости реагентов. Так, для получения циклопропанов 2 был разработан однореакторный процесс, что позволило избежать предварительного выделения мо-ноброммалононитрила. В синтезе оксиранов 3 уксусный ангидрид был заменён на более доступную уксусную кислоту и предложено использовать в качестве эпоксидирующего реагента гидроперит. Строение со-

единений 2а-в и 3а, б, г подтверждается методами ИК, ЯМР 1Н-спектроскопии и масс-спектрометрии.

Экспериментальная химическая часть

Контроль за ходом реакций и чистотой синтезированных веществ осуществляли методом ТСХ на пластинках «8ііио1 иУ-254», проявитель - УФ облучение, пары йода, термическое разложение. ИК-спектры снимали на приборе ИК-Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в тонком слое (суспензия в вазелиновом масле). Спектры ЯМР 1Н регистрировали на спектрометре Вгикег БИХ-500, рабочая частота 500.13 МГц, растворитель - ДМСО-с(6, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектры получены на приборе Ріп^ал МАТЖС08 50 (электронный удар 70 эВ).

2-Амино-6-фенил-4-(дицианометилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбо-нитрил (2а). К раствору 1.32 г (0.01 моль) малонодинитрила в 20 мл смеси этанол-вода в соотношении 1:1 в течение 20 минут по каплям прибавляли 1.6 г (0.01 моль) брома. Полученный раствор моноброммало-нонитрила порциями при перемешивании приливали к суспензии 2.20 г (0,01 моль) 2-амино-4-фенилбута-1,3-диен-1,1,3-трикарбонитрила (1а) в 40 мл этанола в течение 10 мин. Реакционную массу перемешивали 1 ч при температуре 450С. После окончания реакции (ТСХ) смесь охлаждали до комнатной температуры, осадок отфильтровывали, промывали 10 мл этанола, сушили в вакуум эксикаторе. Выход 2.44 г (86%), т.пл. 220-2210С (разл.) [6].

Соединения (2б, в) получали аналогично.

2-Амино-6-(4-фторфенил)-4-(дициано-метилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикар-бонитрил (2б). Выход 80%, т.пл. 251-2520С (разл.). ИК спектр, V, см-1: 3362, 3259 (N42), 3067 (С-Н), 2253, 2217 (С^). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 4.37 с (1Н, СН), 7.45 т, 7.55-7.58 м (4Н, С6Н4), 10.24 с, 10.53 с (2Н, NH2). Масс-спектр, ш/і (/о1н., %): 302 (40) [М]+. Найдено, %: С 63.54; Н 2.38; N 27.75. С16Н7Р^. Вычислено, %: С 63.58; Н 2.33; N 27.80.

2-Амино-6-(3-бромфенил)-4-(дицианометилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-

1,5-дикарбонитрил (2в). Выход 84%, т.пл. 245-

2490С (разл.). ИК спектр, V, см 1 3435 (ИИг), 2975 (С— Н), 2235, 2218 (С^Ы). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 4.36 с (1Н, СН), 7.52-7.56 м, 7.75 с (4Н, С6Н4), 10.19 с, 10.54 с (2Н, ЫН2). Масс-спектр, ш/2 (/отн., %): 362 (10) [М]+. Найдено. %: С 53.01; Н 1.94; Вг 22.00; N 23.04. Вычислено, %: С 52.91; Н 1.94; Вг 22.00; N 23.14.

2-[Амино(3-фенил-2-цианооксиран-2-ил)метилен]малононитрил (3а). а) К суспензии 2.2г (0.01 моль) соединения (1а) в 10 мл уксусной кислоты добавляли 5 мл 30% перекиси водорода, реакционную массу кипятили при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке до окончания реакции (ТСХ). Раствор охлаждали до комнатной температуры и добавляли трёхкратный избыток воды. Выделившийся осадок отфильтровывали и промывали небольшим количеством изопропилового спирта. Фильтрат экстрагировали бензолом, водный слой отбрасывали, а из органического слоя высаживали дополнительную порцию вещества гексаном. Перекристаллизовывали из изопропилового спирта. Выход 2.18 г (86%), т. пл. 167-168 0С (разл.) [6].

б) К суспензии 2.2 г (0.01 моль) соединения (1а) в 10 мл уксусной кислоты, нагретой до температуры кипения, при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке небольшими порциями добавляли 5 г предварительно измельченного гидроперита с содержанием перекиси водорода 35 %. После протекания реакции (ТСХ) раствор охлаждали до комнатной температуры и добавляли трёхкратный избыток воды. Выделившийся осадок отфильтровывали и промывали небольшим количеством изопропилового спирта. Фильтрат экстрагировали бензолом, водный слой отбрасывали, а из органического слоя высаживали дополнительную порцию вещества гексаном. Перекристаллизовывали из изопропилового спирта. Выход 1.91 г (81%), т. пл. 167-1680С (разл.) [6].

Соединения (3б,г) получали аналогично.

2-{Амино[3-(4-фторфенил)-2-цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил (3б). Выход 95%, т.пл. 198-200°С (разл.). ИК спектр, V, см-1: 3421 (ЫН2), 2229, 2210 (СЫ). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 5.14 с (1Н, СН), 7.38 т, 7.52-7.56 (4Н С6Н4), 9.37 с, 9.51 с (2Н, ЫН2). Масс-спектр, ш/2 (1отн, %): 254 (25) [М]+. Найдено, %: С 61.46; Н 2.82; N 21.96. С13Н7РЫ40. Вычислено, %: С 61.42; Н 2.78; N 22.04.

2-{Амино[3-(4-метилфенил)-2-цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил (3г). Выход 76%, т. пл.193-1960С (разл.) ИК спектр, V, см-1: 3300 (КН2), 2218, 2235 (СМ). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 5.05 с (1Н, СН)7.31-7.38 (4Н, С6Н4), 9.34 с, 9.51 с (2Н, NH2), 2,35 с (3Н, СН3). Масс-спектр, ш/2 (1отн, %): 250 (25) [М]+. Найдено, %: С 67.39; Н 4.03; N 22.19; О 6.39. С-иНю^О. Вычислено, %: С 67.19; Н 4.03; N 22.39; О 6.39.

Испытания биологической активности

Изучение биологической активности проведено совместно с сотрудниками кафедры органической химии КНИТУ и ООО «Поливит», где такие исследования проводятся в течение длительного времени [7].

Биологические испытания препаратов осуществляется в Краснодарском научно - исследовательском ветеринарном институте (КНИВИ) на наиболее значимых для ветеринарии штаммах микроорганизмов.

Для первоначального скрининга были взяты образцы 2а и 3а в концентрации 1%, исследование проводилось на культурах: Streptococcus spp., Staphylococcus aureus, Escherichia coli и грибах рода Candida методом лунок.

Метод лунок. Стерильным пробочным сверлом из агаровой пластины вырезают диски диаметром 10 мм, получая три симметрично расположенных отверстия. Диски извлекают стерильной иголкой из пластины и выбрасывают, а в отверстия вносят по 100 мкл доз жидкости, содержащей исследованный препарат. После внесения жидкости в лунки чашки переносят в холодильник при 10 0С и спустя 10 часов переносят в термостат при температуре 28 0С на 3-4 суток.

Зона подавления роста микроорганизмов свидетельствует о бактерицидных свойствах препарата. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Как следует из табл.1 соединения 2а и 3а не проявляют достаточной активности, что не позволяет рекомендовать их для практического использования. Предварительные результаты по изучению антимикробной активности соединений 2б, 2в, 3б и 3г оказались более обнадёживающими. Поэтому изучение их биоцидных свойств производили методом последовательных разведений с определением минимальной подавляющей концентрации.

В табл.2 представлены результаты изучения антимикробной активности соединений 2б, 2в, 3б, 3г, выполненные совместно с Краснодарским научно - исследовательским ветеринарным институтом на полевых штаммах микроорганизмов, выделенных в хозяйствах Краснодарского края.

Таблица 1 - Задержка роста суточной культуры бактерий (в мм)

Соединение Рас- тво- ри- тель Задержка роста суточной культуры, мм

Esche richia coli Strepto- coccus aureus Candi- da

2-Амино-6- фенил-4- (дицианомети- лен)-3- азабицик- ло[3.1.0]гекс-2- ен-1,5- дикарбо- нитрил 2а ДМС О He подав дав- ляет 11 He подавляет

2-[Амино(3- фенил-2- цианооксиран- 2- ил)метилен]ма лононитрил 3а ДМС О He подав дав- ляет 11 He подавляет

Таблица 2 - Определение минимальной подавляющей концентрации

Проведённый скрининг биологической активности синтезированных соединений показал, что они проявляют как антибактериальную, так и антимикробную активность.

Тестирование, осуществлённое методом последовательных разведений, показало, что наибольшую активность в концентрации 31 мкг/мл против Candida проявляет соединение 3б по сравнению с эталоном - фуразолидоном - 73 мкг/мл.

Минимальная подавляющая концентрация соединения 2б в отношении Streptococcus spp. составила 16 мкг/мл по сравнению с эталоном -22 мкг/мл.

Более высокую активность 47 мкг/мл в отношении Streptococcus aureus по сравнению с фуразо-лидоном (83 мкг/мл) проявляет соединение 3г.

При исследовании активности соединений 3б и 3г в отношении Escherichia coli оказалось, что они проявляют большую бактерицидность (58 и 53 мкг/мл, соответственно) по сравнению с фуразоли-доном 62 мкг/мл.

Pseudomonas aeroginosa соединения (3б и 3г) подавляют несколько сильнее, чем эталон (68 мкг/мл); соединения (2б и 2в) при этом малоактивны.

Таким образом, 2-Амино-6-(4-фторфенил)-4-(дицианометилен)-3 -азабицикло [3.1.0]гекс-2-ен-

1,5-дикарбонитрил, 2 - Амино -6-(3 -бромфенил)-4-

(дицианометилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил, 2-{Амино[3-(4-фторфенил)-2-

цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил, 2-

{ Амино [3 -(4-метилфенил)-2-цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил проявляют заметную антимикробную активность и могут быть рекомендованы для дальнейшего изучения с целью разработки препаратов для ветеринарной медицины, обладающих биоцидной активностью в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также микроскопических грибов рода Candida.

Выводы

1. Соединения 2-Амино-6-(4-фторфенил)-4-

(дицианометилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил, 2-Амино-6-(3-бромфенил)-4-

(дицианометилен)-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил, 2-{Амино[3-(4-фторфенил)-2-

цианооксиран-2 -ил] метилен } малононитрил, 2 -

{Амино [3 -(4-метилфенил)-2-цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил проявляют достаточно широкий спектр актимикробной активности.

2. При благоприятных тосикологических

характеристиках 2-Амино-6-(4-фторфенил)-4-

(дицианометилен)-3 -азабицикло [3.1.0] гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил, 2-Амино-6-(3 -бромфенил)-4-

(дицианометилен)-3 -азабицикло [3.1.0]гекс-2-ен-1,5-дикарбонитрил, 2-{Амино[3-(4-фторфенил)-2-

цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил, 2-

{ Амино [3 -(4-метилфенил)-2-цианооксиран-2-ил]метилен}малононитрил могут найти применение в качестве фармакологичких субстанций для изготовления противомикробных препаратов.

Исследование выполнено в рамках госкон-тракта № 16.740.11.0335 «Изучение путей раскрытия трехчленного цикла электронодефицитных циклопропанов под действием нуклеофильных реа-

Соедине- ние Рас- твори- тель Минимальная подавляющая концентрация МПК, мкг/мл

« S К * о с S .5 s £ Streptococcus Л1ІГ01ІЧ Escherichia coli Proteus miralilis Streptococcus spp Candida

2-Амино-6-(4-фторфе-нил)-4-(дициано-метилен)- 3- азабицик- ло[3.1.0]ге кс-2-ен- 1,5- дикарбо-нитрил 2б ДМСО 220 250 160 172 16 21

2-Амино-6-(3-бромфе-нил)-4-(дициано-метилен)- 3- азабицик- ло[3.1.0]ге кс-2-ен- 1,5- дикарбо-нитрил 2в ДМСО 98 115 98 24 44 44

2- {Ами- но[3-(4- фторфе- нил)-2- цианоок- сиран-2- ил] метиле н}малоно нитрил 3б ДМСО 60 109 58 26 32 31

2- { Ами-но[3-(4-метилфе-нил)-2-цианоок-сиран-2-ил] метиле н} малоно нитрил 3г ДМСО 62 47 53 98 37 61

Фуразо- лидон (эталон) 68 83 62 51 22 28

гентов для выявления новых подходов к синтезу гетероциклических систем» (ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 20092013 гг.).

Литература

1. Peretto, I. Synthesis and Biological Activity of Flurbiprofen Analogues as Selective Inhibitors of P-Amyloid1-42 Secretion [текст] / Peretto I., Radaelli S., Parini C., Zandi M., Raveglia L.F., Dondio G., Fontanella L., Misiano P., Bigogno Ch., Rizzi A., Riccardi B. et al. // J. Med. Chem. - 2005. - Vol. 48, № 18. -P. 5705-5720.

2. Nagumo, Y. Structure-activity relationships of epolactaene derivatives: structural requirements for inhibition of Hsp60 chaperone activity [текст] / Nagumo Y., Kakeya H., Yamagu-chi J., Uno T., Shoji M., Hayashi Y., Osada Hir. // Bioorg. & Med. Chem. Lett. - 2004. - Vol. 14, - № 17. - P. 4425 - 4430.

3. Dini, C. Synthesis of a Dihydroxythiophene Analogue of Catechosporines [текст] / Dini C.; Aszodi J. // Bioorg. & Med. Chem. Lett., - 2000. - Vol. 10. - № 4. - P. 349 - 352.

4. Голубев, Р.В. Взаимодействие моноброммалононитрила с 2-амино-4-арилбута-1,3-диен-1,1,3-трикарбонитрилами

[текст] / Голубев Р.В., Алексеева А.Ю., Бардасов И.Н., Каюков Я.С., Ершов О.В., Насакин О.Е. // Журнал орга-нич. химии. - 2011. - Т. 47. - Вып. 3. - С.370-372.

5. Голубев, Р.В. Синтез эпоксидированных бензилиден-производных димера малононитрила [текст] / Голубев Р.В., Беликов М.Ю., Бардасов И.Н., Ершов О.В., Насакин О.Е. // Журнал органич. химии. - 2010. - Т46. - Вып. 12 С. - С. 1868-1869.

6. Бардасов, И.Н. Синтез и биологическая активность оксиранов и циклопропанов на основе арилиденпроиз-водных димера малононитрила [текст] / Бардасов И.Н., Голубев Р.В., Алексеева А.Ю., Беликов М.Ю., Саттарова Л.Ф., Струнин Б.П., Антипов В.А., Гуревич П.А. // Вестник Казанского технологического университета. - 2010.

- №9. - С .116-119.

7. Струнин, Б.П. Изучение биологической активности политрила [текст] / Б.П. Струнин, Л.Ф. Саттарова, Л.К. Шарипова, Н.А. Фролова, С.Ю. Гармонов, А.Ф. Исмаги-лова, П.А. Гуревич // Вестник Казанского технол. ун-та.

- 2007. - № 2. - С. 34-45.

© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ; И. Н. Бардасов - канд. хим. наук, ст. препод. каф. общей, неорганической и аналитической химии Чувашского госуд. университета им. И.Н.Ульянова, bardasov.chem@mail.ru; А. Н. Лыщиков - д-р хим. наук, проф., зав. каф. общей неорганической и аналитической химии Чувашского госуд. университета им. И.Н.Ульянова; Д. Л. Михайлов - студ. Чувашского госуд. университета им. И.Н.Ульянова; Л. Ф. Саттарова - канд. хим. наук, ст. науч. сотр. ООО «Поливит» г. Уфа; Н. Г. Могильный - асп. Краснодарского научно - исследовательского ветеринарного института (КНИВИ); Б. П. Струнин - д-р техн. наук, проф. каф. ОПП КНИТУ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.