НАЦІОНАЛЬНА ФАРМАЦЕВТИЧНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

ТАРАН Катерина Анатоліївна

УДК 547.292:547.831:577.15/.17.07

СИНТЕЗ, ХІМІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АНІЛІДІВ 1-R-4-ГІДРОКСИ-2-ОКСОХІНОЛІН-3-КАРБОНОВИХ КИСЛОТ І ЇХ СТРУКТУРНИХ АНАЛОГІВ

15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фармацевтичних наук

Харків-2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фармацевтичної хімії Національної фармацевтичної академії України, Міністерство охорони здоров'я України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор УКРАЇНЕЦЬ Ігор Васильович, Національна фармацевтична академія України, професор кафедри фармацевтичної хімії

Офіційні опоненти: доктор фармацевтичних наук, професор ПАВЛІЙ Олександр Іванович, Національна фармацевтична академія України, професор кафедри фармакогнозії доктор фармацевтичних наук, професор ПЕТЮНІН Геннадій Павлович, Харківська медична академія післядипломної освіти, завідувач кафедри клінічної біохімії і судово-медичної токсикології

Провідна установа: Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця (м. Київ), кафедра фармації

Захист відбудеться “ 29 ” березня 2002 року о 1000 год. на засіданні спеціалізованої Вченої Ради Д 64.605.01 при Національній фармацевтичній академії України за адресою:

61002, м. Харків, вул. Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної фармацевтичної академії України (61168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий “ 25 ” лютого 2002 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої Вченої Ради І.С. Гриценко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Похідні хіноліну посідають важливе місце в номенклатурі сучасних лікарських засобів. Насамперед, це широко відомі протимікробні препарати, такі як фторхінолони (норфлоксацин, ципрофлоксацин, левофлоксацин та ін.), нітроксолін, ентеросептол, протималярійні препарати (хінгамін) та препарати іншої дії. Дослідження біологічної активності похідних хіноліну, пошук яких проводиться на кафедрі фармацевтичної хімії НФАУ, показали перспективність створення нових оригінальних лікарських засобів на основі амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот (амід місцевоанестезуючої дії – “хіноксікаїн” – отримав дозвіл на клінічні випробування). Разом з тим ще не піддавалися систематичним дослідженням аніліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот. Зважаючи на широкі синтетичні можливості щодо цієї групи сполук, а також наявність відповідної сировинної бази, цілеспрямований пошук потенційних лікарських речовин зазначеної структури слід вважати перспективним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана у відповідності до плану науково-дослідних робіт Національної фармацевтичної академії України з проблеми МОЗ України (номер державної реєстрації 01.98.0007011).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є пошук і створення потенційних лікарських препаратів на основі анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та їх структурних аналогів.

Для досягнення поставленої мети треба було вирішити такі задачі:

1. Вивчити поведінку етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот в умовах термолізу.

2. Розробити ефективну методику синтезу анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот і згідно з нею одержати 4ў-гідрокси-, 4ў-алкокси- та 2ў-сульфаміланіліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот.

3. Здійснити синтез 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

4. Розглянути альтернативні можливості одержання 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів, які є структурними аналогами анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та запропонувати найбільш ефективний спосіб їх синтезу.

5. Дослідити фізико-хімічні властивості синтезованих сполук.

6. Вивчити біологічну активність одержаних похідних хіноліну.

7. Виділити найбільш перспективну сполуку для подальших поглиблених фармакологічних досліджень; розробити для цієї речовини проект АНД і технологічний тимчасовий регламент.

Об'єкт дослідження – аніліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та їх структурні аналоги.

Предмет дослідження – способи одержання, фізико-хімічні та біологічні властивості анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та їх структурних аналогів.

Методи дослідження – методи органічного синтезу, фізичні та фізико-хімічні методи аналізу органічних сполук (спектроскопія ПМР, ІЧ- та УФ-спектральні методи, мас-спектрометрія, рентгеноструктурний аналіз, термогравіметричний аналіз, хроматографія в тонкому шарі сорбенту, елементний аналіз), стандартні методики біологічних досліджень, аналіз отриманих результатів та їх узагальнення.

Наукова новизна одержаних результатів. Здійснено синтез нової групи біологічно активних анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, продуктів їх хімічних перетворень та структурних аналогів - 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів і 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів (всього 85 сполук), структура яких підтверджена комплексом фізико-хімічних досліджень.

Вперше встановлено, що в умовах термолізу етилові ефіри 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот утворюють 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихіноліно[3,4-b:3',4'-e]4Н-пірани. На основі комплексу фізико-хімічних досліджень запропоновано механізм хімічних перетворень, які відбуваються при цьому. Показано, що однією зі стадій зазначених перетворень є складноефірна конденсація, яка, на відміну від її традиційного трактування, відбувається без участі основних каталізаторів. Рентгеноструктурним аналізом досліджено особливості просторової будови 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихіноліно[3,4-b:3',4'-e]4Н-піранів.

Запропоновано ефективні методики синтезу анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Встановлено особливості поведінки 2ў-сульфаміл-анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, що містять алкільні замісники в сульфамоїльному залишку, під впливом різних циклізуючих реагентів.

Розроблено альтернативні способи одержання 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів.

Отримано дані щодо анальгетичної, протизапальної, жарознижуючої, антиоксидантної, діуретичної, психотропної та протимікробної активності синтезованих похідних хіноліну; встановлено певні закономірності залежності фармакологічних властивостей від структури сполук.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновано ефективний потенційний протимікробний засіб – 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін, який має суттєві переваги в порівнянні з існуючими протимікробними препаратами. Розроблено проект АНД і технологічний тимчасовий регламент на виробництво цієї сполуки.

Результати дослідження стійкості етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, що є вихідними речовинами у синтезі різноманітних органічних сполук, а також препаративні методики одержання анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів, 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів мають практичне значення для здійснення цілеспрямованого пошуку БАР.

Отримані при виконані дисертаційної роботи результати впроваджені в науково-дослідний процес експериментальної лабораторії ЗАТ “Біолік”.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено аналіз літературних джерел щодо біологічно активних речовин хінолінової структури, виконано експериментальну синтетичну частину роботи, проведено ІЧ-, УФ-спектральні та хроматографічні дослідження, розроблено технологічний тимчасовий регламент на виробництво і проект АНД на потенційний лікарський засіб, оброблено та піддано аналізу результати фізико-хімічних і біологічних досліджень. В наукових публікаціях за співавторством Українця І.В., Набоки О.І., Вороніної Л.М., Горохової О.В., Джарадата Нідаля Аміна, Пєтухової І.Ю., Таран С.Г., Сенюка І.В., Філімонової Н.І., Сидоренко Л.В., Турова О.В., Шишкіна О.В., Порохняк І.В., Безуглого П.О., Леонової С.Г. автором особисто: досліджено реакцію термолізу етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот; запропоновано методики синтезу анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів, 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів; здійснено синтез та інтерпретацію результатів інструментальних методів дослідження всіх наведених у статтях сполук; систематизовано результати біологічних випробувань та проаналізовано зв'язок між структурою та фармакологічною активністю одержаних похідних хіноліну.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи доповідався на XVIII (Дніпропетровськ, 1998) та ХІХ (Львів, 2001) Українських конференціях з органічної хімії; на V Національному з'їзді фармацевтів України “Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті” (Харків, 1999); на міжнародній конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів” (Харків, 2000).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковано у 6 статтях і 4 тезах доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, огляду літератури (Розділ 1), двох розділів експериментальної частини, висновків, списку літературних джерел та додатків. Загальний об'єм дисертації складає 140 сторінок. Робота ілюстрована 7 схемами, 19 рисунками, 24 таблицями. Перелік використаних літературних джерел містить 180 найменувань, з них 146 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Синтез і властивості анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот та їх похідних.

Аналіз літературних джерел показав, що аніліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот мають великі потенційні можливості для здійснення цілеспрямованого пошуку БАР. Зважаючи на те, що найбільш дослідженим напрямком біологічної дії похідних хіноліну є протимікробна активність, було цікаво вивчити також інші аспекти фармакологічної активності зазначених анілідів. Раніше було показано перспективність пошуку протизапальних та анальгезуючих препаратів серед ефірів і амідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот. Бажання об'єднати структуру вказаних кислот з фрагментом п-амінофенолу, який є основою таких широко відомих нестероїдних протизапальних засобів, як парацетамол та фенацетин, привело нас до здійснення синтезу 4ў-гідрокси- та 4ў-алкоксианілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот. Аналогічні міркування пояснюють інтерес до відповідних 2ў-сульфаміланілідів, з яких шляхом внутрішньомолекулярної циклізації можна одержати 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохіноліни. Останні цікаві насамперед наявністю в положенні 3 хіноліну структури бензотіадіазину, що є основою одного з найактивніших діуретиків – гіпотіазиду. Однак на шляху здійснення поставлених задач виникли ускладнення, пов'язані з тим, що методи синтезу, які застосовувалися для одержання алкіламідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, виявилися неефективними для одержання відповідних анілідів.

В процесі розробки препаративного способу одержання анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот було з'ясовано, що етилові ефіри цих кислот досить легко вступають в реакцію з ароматичними амінами в умовах термолізу, з високими виходами утворюючи цільові аніліди. При цьому в деяких випадках за вказаних умов синтезу поряд з анілідами утворювався побічний продукт, дуже мало розчинний в ДМФА.

Подальші дослідження показали, що подібні продукти можуть бути одержані з практично кількісними виходами при нагріванні самих ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот (1) до 230-250°З метою встановлення напрямків хімічних перетворень, яким піддаються ефіри 1 в процесі термолізу, нами було використано комплекс фізико-хімічних досліджень.

За даними мас-спектрометрії в утворенні продуктів термолізу приймають участь щонайменше дві молекули вихідного ефіру (рис. 1). Крім того, судячи зі спектрів ПМР, ці продукти мають симетричну будову.

Рентгеноструктурне дослідження, проведене на прикладі N-етильного похідного 5 в (рис. 2), підтвердило ці дані й, окрім того, дозволило встановити, що досліджувані речовини є 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихіноліно[3,4-b:3ў4ў-e]4H-піранами (5) (схема 1).

Схема 1

1-5: а R = H, б R = Me, в R = Et

Формування таких конденсованих систем, вірогідно, можна пояснити здатністю 4-гідрокси-2-оксохінолінів існувати при підвищених температурах у різних таутомерних формах . Значний внесок однієї з них – 2,4-діоксоформи 2 – у резонансний гібрид зумовлює можливість міжмолекулярного ацилювання, що приводить до карбонілдихіноліну 3, а далі відбувається звичайний піролітичний розклад етоксикарбонільного угрупування (ймовірно у вигляді етилену та оксиду вуглецю (IV)) з наступним замиканням піранового кільця (схема 1).

Наведений вище механізм хімічних перетворень узгоджується з результатами дериватографічного дослідження етилового ефіру 1Н-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонової кислоти (1 а), яке показало, що в процесі термолізу у вигляді летких продуктів втрачається близько 30маси вихідної речовини.

Раніше було доведено можливість здійснення конденсації Кляйзена та її внутрішньомолекулярного варіанту – реакції Дікмана в умовах термолізу без використання основних каталізаторів. Як видно з наших досліджень, термоліз етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот є ще одним цікавим прикладом термічно активованої складноефірної конденсації.

Рентгеноструктурним аналізом встановлено особливості просторової будови сполук 5 (рис. 2). Було, зокрема, показано, що в незалежній частині елементарної комірки кристалу сполуки 5 в знаходяться дві молекули (А і Б), що відрізняються будовою піранових та піридонових фрагментів. Піридонові цикли молекули Б плоскі, а в молекулі А знаходяться в конформації “софа”. Піранові кільця обох молекул знаходяться у конформації “ванна”, але з різним ступенем складчастості.

Результати експериментального дослідження термічної стійкості етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот (1) підказали шлях модифікації способу синтезу анілідів вказаних кислот, який полягає в проведенні термолізу суміші ефірів 1 і анілінів (6, , ) у присутності невеликої кількості ДМФА. За цих умов забезпечується краще перемішування реагентів, що запобігає локальним перегріванням реакційної маси, тим самим зменшується ризик побічних реакцій, а цільові продукти утворюються з високим ступенем чистоти.

Цільові 4ў-гідрокси- та 4ў-алкоксианіліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот одержували за схемою 2:

Ацилювання 2ў-амінобензолсульфамідів етиловими ефірами 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот привело до утворення 2ў-сульфаміланілідів 9 (схема 3). Наявність о-сульфамідного угрупування в молекулах цих сполук створює передумови для подальшої гетероциклізації під впливом водних розчинів лугів з утворенням 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксо-хінолінів.

В той же час N-алкілсульфамоїльні похідні (9 м) в тих же умовах гетероциклізації не піддаються. Спроба використати як конденсуючі агенти поліфосфорну кислоту або п'ятиокис фосфору також не дала позитивного результату і несподівано призвела до утворення 1-R-3Н-4-гідрокси-2-оксохінолінів 11, будова яких підтверджена зустрічним синтезом, а саме термолізом 1-R-2,4-діоксо-1,2,3,4-тетрагідрохінолін-3-карбонових кислот 12 (схема 3).

Очевидно, що N-алкілсульфамоїланіліди 9 в таких умовах дезацилюються, а одержані при цьому хінолін-3-карбонові кислоти в кислому середовищі, як відомо, досить легко декарбоксилюються, що і зумовлює одержаний нами результат.

Високий рівень сечогінної дії деяких 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохінолінів (10) спонукав нас продовжити дослідження в цьому напрямку, а саме синтезувати низку 6ў-хлор-7ў-сульфамілпохідних 15, які є більш повними структурними аналогами гіпотіазиду (схема 4).

Схема 4

14, 15: а R= H, б R= Me, в R= Et, г R= Pr

Дослідження анальгетичної та протизапальної активності 4ў-гідрокси- та 4ў-алкоксианілідів 7 в цілому дали позитивні результати, причому більш високі показники знеболюючої активності виявили 4ў-алкоксипохідні (4ў-етоксианілід 1-ізобутил-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонової кислоти у 2,5 рази перевищує парацетамол), тоді як найвищій антиексудативний ефект зафіксовано у 4ў-гідроксианіліду 1-пентил-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонової кислоти. Цікаво, що зазначені властивості поєднуються у 4ў-гідроксипохідних з помірною антиоксидантною, а у їх 4ў-алкоксизаміщених аналогів – з помірною жарознижуючою дією.

Як показав експеримент, сульфаміланіліди 9 практично не впливають на сечовидільну функцію нирок, тоді як замикання бензотіадіазинового циклу супроводжується появою виражених діуретичних властивостей, які у ряді випадків, наприклад 10 в, удвічі перевищують активність гіпотіазиду.

Всупереч очікувань, модифікація бензотіадіазинового фрагменту, яка полягала у введенні до базової структури атому хлору та сульфамідного замісника, призвела до різкого зниження діуретичної дії аж до її повної втрати.

За даними первинного скринінгу, ні сульфаміланіліди 9, ні бензотіадіазин-хіноліни 10 не виявили протитуберкульозної активності.

2. 3-Фенілзаміщені 1-R-4-гідрокси-2-оксохіноліни.

Як вже згадувалося, похідні хіноліну складають одну з найважливіших груп сучасних хіміотерапевтичних препаратів. Попередніми дослідженнями було виявлено наявність високої антимікробної активності деяких 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Поряд з тим досить мало вивченими залишалися їх 3-фенілзаміщені похідні. Цікавість до цих об'єктів ґрунтується на тому, що вони, з одного боку, є структурними аналогами анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, відрізняючись від останніх лише відсутністю карбамідного угрупування; з іншого боку, вони є аналогами продуктів метаболізму деяких грибів роду Penicillium; відповідно можна припустити наявність у них протимікробної дії. Крім того, існують дані також про інші види фармакологічної активності 3-фенілхінолінів.

В науковій літературі наводиться декілька способів одержання 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Наприклад, цей ряд сполук можна отримати при взаємодії N-алкілізатових ангідридів з етиловим ефіром фенілоцтової кислоти в присутності основних каталізаторів з наступним замиканням хінолонового циклу в киплячому толуолі. Але низька (-78 °С) температура проведення синтезу та малодоступність гексаметилдисилазиду калію, який необхідний для генерації єноляту з етилового ефіру фенілоцтової кислоти, роблять цей метод мало придатним.

За більш спрощеною схемою синтезу на першій стадії вихідні аніліни 16 ацилюють фенілмалоновим ефіром (17) в умовах термолізу (схема 5). Далі в результаті циклізації утворених анілідів 18 отримують 3-фенілзаміщені хінолони 20. Однак подібний шлях теж не позбавлений недоліків, які полягають в тому, що в процесі синтезу утворюються симетричні діаніліди фенілмалонової кислоти (19). Ці діаніліди потребують видалення з реакційної суміші, хоча вони теж можуть бути перетворені у 3-фенілхінолони, але вже під впливом суміші метансульфокислоти з п'ятиокисом фосфору.

Як показали наші дослідження, уникнути цього недоліку можна, якщо використати замість анілінів складні ефіри N-алкілантранилових кислот 21. При цьому також утворюється суміш моно- (22) та діанілідів (23) фенілмалонової кислоти. Але на відміну від попереднього прикладу, цей метод не потребує розділення проміжних продуктів, тому що як моно-, так і діаніліди в умовах реакції Дікмана циклізуються в 3-фенілзаміщені хінолони 20 (схема 5, метод А).

Наведений метод А є відносно простим, але, в пошуках шляхів його удосконалення, враховуючи, що в синтезі фенілмалонового ефіру використовують фенілоцтову кислоту, було запропоновано проводити безпосереднє ацилювання алкілантранілатів 21 хлорангідридом фенілоцтової кислоти (24). Утворені при цьому аніліди 25 піддаються внутрішньомолекулярній циклізації у 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохіноліни 20 без виділення їх з реакційної суміші (схема 5, метод Б).

Схема 5

16, 18-23, 25: a R = H, б R = CH3, в R = C2H5, г R = CH2CH = CH2,

д R = C3H7, е R = C4H9, ж R = C5H11, з R = C6H13, і R = С7Н15

Простота виконання, доступність реагентів та високі виходи кінцевих продуктів дозволяють рекомендувати розроблений метод Б як препаративний. Разом з тим, це не означає, що абсолютно в усіх випадках більш зручним є метод Б. В залежності від конкретних синтетичних задач та умов, для синтезу 3-фенілпохідних 4-гідрокси-2-оксохіноліну з успіхом може бути використаний також і метод А.

З аналізу літературних джерел щодо протимікробної дії хінолінів витікає, що визначальне значення в структурі цих сполук має замісник в положенні 1 хінолінового циклу. Отримані нами результати вивчення протимікробної активності 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів (20) підтвердили це спостереження – вони довели, що характер алкільного радикалу при кільцевому атомі азоту справляє суттєвий вплив на рівень активності зазначених 3-фенілпохідних 20.

Наступним логічним кроком на шляху цілеспрямованого синтезу біологічно активних речовин було дослідити, яку роль в прояві протимікробних властивостей відіграє 4-гідроксигрупа. З цією метою нами було здійснено деякі структурні модифікації в молекулі найбільш ефективного 1-гексилзаміщеного хінолону 20 з, а саме: синтезовано 4-ацетокси-, 4-хлор- та 4-меркаптопохідні 3-феніл-1-гексил-2-оксохіноліну (схема 6), та досліджено їх вплив на життєдіяльність окремих штамів патогенної мікрофлори.

Схема 6

4-Ацетоксипохідне 26 отримали при ацилюванні 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохіноліну (20 з) оцтовим ангідридом. Заміну 4-ОН групи на атом хлору здійснили обробкою хіноліну 20 з хлорокисом фосфору. Утворений при цьому 3-феніл-1-гексил-4-хлор-2-оксохінолін (27) при кип'ятінні з тіосечовиною в середовищі ацетону дає тіоуроніеву сіль 28, лужний гідроліз якої приводить до 3-феніл-1-гексил-4-меркапто-2-оксохіноліну (29).

Результати мікробіологічних досліджень показали, що в цілому досліджуваним 3-фенілхінолінам 20 притаманна протимікробна активність.

За допомогою поглибленого вивчення найбільш активного за даними первинного мікробіологічного скринінгу 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохіноліну (20 з) на клінічних штамах мікроорганізмів встановлено, що досліджуваний хінолін значно перевищує препарат порівняння – нітроксолін – за спектром та рівнем дії. Особливо важливою слід вважати наявність вираженої активності по відношенню до Staphylococcus aureus (МПК 1-гексильного похідного склала 0,05 мкг/мл, а нітроксоліну – 0,12 мкг/мл; для порівняння: за даними літератури цей показник для фторхінолонів знаходиться в межах 0,5-4 мкг/мл). Як виявилось, заміна гідроксигрупи в положенні 4 хінолону 20 з призводить до різкого зниження або повної втрати протимікробних властивостей. Це свідчить про те, що для появи протимікробного ефекту в досліджуваних сполуках 20 необхідною умовою є наявність 4-гідроксильного угрупування.

За даними експерименту з вивчення анальгетичної та антиексудативної дії, високі показники має лише одна сполука – вищевказаний 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін.

Дослідженнями психотропної дії 3-фенілпохідних 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолінів встановлено, що більшість сполук скорочують тривалість етамінал-натрієвого сну, в той же час деякі сполуки виявили депремуючу дію.

Діуретична активність одержаних 3-фенілзаміщених хінолінів 20 може бути охарактеризована як помірна.

За результатами проведеного комплексу біологічних випробувань, уваги заслуговує 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін (20 з), який характеризується високим рівнем протимікробної, протизапальної та анальгезуючої дії, що робить його перспективною потенційною лікарською речовиною. Наведені міркування дозволили рекомендувати зазначений хінолон 20 з для подальших фармакологічних досліджень.

З метою подальшого впровадження для вищевказаної потенційної лікарської субстанції – 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохіноліну (20 з) розроблено проект АНД і технологічний тимчасовий регламент на виробництво.

ВИСНОВКИ

1. Одержано нову групу біологічно активних сполук: аніліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот; 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохіноліни та 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохіноліни (85 не описаних в літературі сполук).

2. Встановлено, що в умовах термолізу етилові ефіри 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот утворюють 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихіноліно[3,4-b:3',4'-e]4Н-пірани, структуру яких доведено комплексом мас-спектрометричних, рентгеноструктурних, термогравіметричних досліджень, а також спектроскопією ПМР. Запропоновано механізм відповідних хімічних перетворень.

3. З урахуванням даних, отриманих при вивченні поведінки етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот в процесі термолізу, запропоновано удосконалений метод синтезу анілідів цих кислот. За розробленою методикою одержано відповідні 4ў-гідрокси- та 4ў-алкоксианіліди, які містять такий відомий фармакофор, як п-амінофенол.

4. Шляхом внутрішньомолекулярної циклізації 2ў-сульфаміланілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот синтезовано 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохіноліни. Досліджено особливості відношен-ня зазначених 2ў-сульфаміланілідів з алкільним замісником в сульфамоїльному залишку до дії різних циклізуючих реагентів.

5. Проведено порівняльний аналіз існуючих та запропонованих нами альтернативних шляхів одержання 3-фенілпохідних 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Взаємодією алкілантранілатів з фенілацетилхлоридом з наступною циклізацією утворених анілідів за Дікманом, синтезовано низку 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Одержано їх структурні аналоги з модифікаціями в 4 положенні хінолінового циклу.

6. Структура та чистота синтезованих сполук доведені результатами ПМР-, ІЧ-, УФ-спектроскопії, мас-спектрометричного, рентгеноструктурного, термогравіметрич-ного аналізів, даними тонкошарової хроматографії та елементного аналізу. В окремих випадках використовували зустрічний синтез.

7. Досліджено анальгетичну, протизапальну, жарознижуючу, антиоксидантну, діуретичну, психотропну та протимікробну активність синтезованих сполук. Одержані при цьому результати свідчать, що:

·

· виражений діуретичний ефект, як і очікувалось, виявили 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохіноліни. Введення замісників (Cl та сульфамідного угрупування) до бензотіадіазинового фрагмента призвело до різкого зниження діуретичної активності;

· серед 3-фенілзаміщених 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолінів знайдено сполуки з вираженою протимікробною дією; встановлено, що для її прояви необхідна присутність 4-гідроксигрупи в хіноліновому фрагменті;

· найбільш перспективною сполукою слід визнати 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін, який характеризується високим рівнем протимікробної активності (особливо по відношенню до патогенних штамів Staphylococcus aureus і Streptococcus), при цьому він виявив виражені протизапальний та анальгетичний ефекти і низьку токсичність.

8. З метою подальшого впровадження в медичну практику 3-феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін передано для проведення поглиблених доклінічних досліджень як потенційний протимікробний засіб. Розроблено проект АНД і технологічний тимчасовий регламент на виробництво.

Список опублікованих праць за темою дисертації:

1. 4-Оксихинолоны-2. 40. Синтез и биологические свойства анилидов 1Н-2-оксо-4-гидроксихинолин-3-карбоновых кислот / И.В. Украинец, С.Г. Таран, О.В. Горохова, Е.А. Таран, Джарадат Нидаль Амин, И.Ю. Петухова // Химия гетероцикл. соединений. – 2000. - № 2. – С. 203-206. (Особисто здобувачем зроблено: розроблено метод синтезу та здійснено синтез, підтверджено структуру синтезованих сполук, встановлено зв'язок між біологічною активністю та будовою синтезованих речовин, участь у написанні статті).

2. 4-Оксихинолоны-2. 42. Синтез и биологические свойства 1-R-2-оксо-(2Н-1,2,4-бензотиадиазин-1,1-диоксид-3-ил)-4-гидроксихинолинов / И.В. Украинец, Е.А. Таран, О.В. Горохова, Джарадат Нидаль Амин, Л.Н. Воронина, И.В. Порохняк // Химия гетероцикл. соединений. – 2000. – № 3. – С. 409-414. (Особисто здобувачем зроблено: розроблено методи синтезу та здійснено синтез, підтверджено структуру синтезованих сполук, встановлено зв'язок між біологічною активністю та будовою синтезованих речовин, участь у написанні статті).

3. 4-Оксихинолоны-2. 43. Термолиз этиловых эфиров 1-R-2-оксо-4-гидроксихинолин-3-карбоновых кислот / И.В. Украинец, Е.А. Таран, О.В. Шишкин, О.В. Горохова, С.Г. Таран, Джарадат Нидаль Амин, А.В. Туров // Химия гетероцикл. соединений. – 2000. – № 4. – С. 516-522. (Особисто здобувачем зроблено: досліджено реакцію термолізу етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, підтверджено структуру синтезованих сполук, участь у написанні статті).

4. Синтез та біологічні властивості 3-фенілзаміщених 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолінів / І.В. Українець, К.А. Таран, Л.В. Сидоренко, І.Ю. Пєтухова, Н.І. Філімонова // Вісник фармації. – 2001. – Т. 26, № 2. – С. 3-8. (Особисто здобувачем зроблено: розроблено методи синтезу та здійснено синтез, підтверджено структуру синтезованих сполук, встановлено зв'язок між біологічною активністю та будовою синтезованих речовин, написання статті).

5. Синтез та біологічні властивості 4ў-гідроксианілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот / І.В. Українець, К.А. Таран, Л.М. Вороніна, О.І. Набока // Фармац. журн. – 2001. - № 6. - С. 48-52. (Особисто здобувачем зроблено: розроблено метод синтезу та здійснено синтез, підтверджено структуру синтезованих сполук, встановлено зв'язок між біологічною активністю та будовою синтезованих речовин, написання статті).

6. Синтез та біологічні властивості 4ў-алкоксианілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот / І.В. Українець, К.А. Таран, О.І. Набока, І.В. Сенюк // Вісник фармації – 2001. – Т.28, № 4. – С. 16-19. (Особисто здобувачем зроблено: розроблено метод синтезу та здійснено синтез, підтверджено структуру синтезованих сполук, встановлено зв'язок між біологічною активністю та будовою синтезованих речовин, написання статті).

7. І.В. Українець, К.А. Таран. Синтез та діуретичні властивості 1-R-2-оксо-3-(2Н-1,2,4-бензотіадіазин-1,1-діоксид-3-іл)-4-гідроксихінолінів // Тез. доп. XVІІІ Української конф. з органічної хімії. - Дніпропетровськ, 1998. - Ч. 2. - С. 366.

8. К.А. Таран, І.В. Українець, П.О. Безуглий. Вивчення будови продуктів термолізу етилових ефірів 1-R-2-оксо-4-гідроксихінолін-3-карбонових кислот // Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті: Матеріали V національного з'їзду фармацевтів України. – Харків, 1999. - С. 456-457.

9. К.А. Таран, І.В. Українець, С.Г. Леонова. Синтез, хімічні перетворення та антимікробна активність 3-феніл-1-R-2-оксо-4-гідроксихінолінів // Тез. доп. міжнародної конф. “Хімія азотовмісних гетероциклів”. – Харків, 2000. – С. 240.

10. К.А. Таран, Л.М. Вороніна, О.І. Набока. Пошук анальгетичних та протизапальних засобів серед анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот // Тез. доп. ХІХ Української конф. з органічної хімії. – Львів, 2001. – С. 296.

Таран К.А. “Синтез, хімічні та біологічні властивості анілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот і їх структурних аналогів”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія. – Національна фармацевтична академія України, Харків, 2001.

Одержано нову групу біологічно активних похідних хіноліну: аніліди 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот, 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотіадіазин-1ў,1ў-діоксид-3ў-іл)-4-гідрокси-2-оксохіноліни, 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохіноліни; розроблено препаративні методи синтезу цих сполук. В результаті досліджень реакції термолізу етилових ефірів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот встановлено структуру утворених при цьому 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихіноліно[3,4-b:3',4'-e]4Н-піранів та запропоновано механізм відповідних хімічних перетворень. Вивчено поведінку 2ў-сульфаміланілідів 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонових кислот під впливом різних циклізуючих реагентів. Проведено порівняльний аналіз альтернативних шляхів одержання 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохінолінів. Досліджено біологічну активність синтезованих сполук та зроблено висновки щодо залежності їх дії від структури. 3-Феніл-1-гексил-4-гідрокси-2-оксохінолін, якому притаманні виражені протимікробні, протизапальні та анальгетичні властивості, переданий для проведення поглиблених фармакологічних досліджень.

Ключові слова: 1-R-4-гідрокси-2-оксохінолін-3-карбонові кислоти, ефіри, аніліди, бензотіадіазин, 1-R-3-феніл-4-гідрокси-2-оксохіноліни, синтез, протимікробна, протизапальна, анальгетична активність.

Таран Е.А. “Синтез, химические и биологические свойства анилидов 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот и их структурных аналогов”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02. – фармацевтическая химия и фармакогнозия. – Национальная фармацевтическая академия Украины, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена созданию новых оригинальных лекарственных субстанций на основе биологически активных производных 4-гидрокси-2-оксохинолина. В качестве объектов исследования выбраны анилиды 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот, продукты их химических превращений - 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотиадиазин-1ў,1ў-диоксид-3ў-ил)-4-гидрокси-2-оксохинолины, а также структурные аналоги указанных анилидов – 3-фенилзамещённые 4-гидрокси-2-оксохинолины.

С целью оптимизации метода синтеза анилидов 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот изучена устойчивость их этиловых эфиров в условиях термолиза. На основании данных спектроскопии ПМР, масс-спектрометрического, рентгеноструктурного и термогравиметрического анализа установлена структура образующихся при этом продуктов – 5,9-ди-R-6,7,8-триоксодихинолино[3,4-b:3',4'-e]4Н-пиранов, а также предложен механизм соответствующих химических превращений. Показано, что в процессе термолиза происходит сложноэфирная конденсация, которая, в отличие от её традиционной трактовки, осуществляется без участия основных катализаторов.

В соответствии с разработанной методикой получены 4ў-гидрокси- и 4ў-алкоксианилиды 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот, содержащие в своей структуре такой известный фармакофор, как п-аминофенол. Исследовано отношение 2ў-сульфамиланилидов 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот к различным циклизующим реагентам. Установлено, что под влиянием водных растворов щелочей указанные 2ў-сульфамиланилиды, не содержащие заместителей в сульфамильном остатке, образуют 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотиадиазин-1ў,1ў-диоксид-3ў-ил)-4-гидрокси-2-оксохинолины, тогда как их N-алкилсульфамиль-ные аналоги в этих условиях не циклизуются. Замена щелочей на такие конденсирующие агенты, как полифосфорная кислота или пятиокись фосфора, приводит к образованию 1-R-3Н-4-гидрокси-2-оксохинолинов, структура которых подтверждена встречным синтезом.

Проведен сравнительный анализ описанных в литературе и предложенных альтернативных способов синтеза 3-фенилзамещённых 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолинов. Взаимодействием алкилантранилатов с фенилацетилхлоридом с последующей циклизацией образовавшихся анилидов получен ряд 1-R-3-фенил-4-гидрокси-2-оксохинолинов. С целью определения зависимости биологических свойств 3-фенилхинолинов от их структуры синтезированы их аналоги, модифицированные по положению 4 хинолинового цикла: 4-ацетокси-, 4-хлор- и 4-меркаптозамещённые.

Изучена анальгетическая, противовоспалительная, жаропонижающая, антиоксидантная, диуретическая, психотропная и противомикробная активность синтезированных веществ. Среди 4ў-гидрокси- и 4ў-алкоксианилидов 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновых кислот обнаружены вещества с выраженным анальгезирующим и противовоспалительным эффектом. В то же время жаропонижающая и антиоксидантная активность этих соединений имеет умеренный характер. Высокий уровень диуретического действия был отмечен у 1-R-3-(2ўН-1ў,2ў,4ў-бензотиадиазин-1ў,1ў-диоксид-3ў-ил)-4-гидрокси-2-оксохинолинов; введение атома хлора и сульфамидной группировки в бензотиадиазиновый фрагмент этих соединений (что ещё более приближает их по структуре к гипотиазиду), вопреки ожиданиям, привело к резкому снижению указанных свойств. 3-Фенилзамещённые 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолины проявили противомикробную активность, уровень которой определяется структурой алкильного радикала у кольцевого атома азота, а также наличием гидроксигруппы в положении 4 хинолиновой системы. Наиболее перспективное соединение – 3-фенил-1-гексил-4-гидрокси-2-оксохинолин, который сочетает высокий уровень антимикробной активности с выраженными противовоспалительными и анальгетическими свойствами при низкой токсичности – передано для углублённых фармакологических исследований в качестве потенциального лекарственного вещества. Разработаны проект АНД и технологический временный регламент на производство 3-фенил-1-гексил-4-гидрокси-2-оксохинолина.

Ключевые слова: 1-R-4-гидрокси-2-оксохинолин-3-карбоновые кислоты, эфиры, анилиды, бензотиадиазин, 1-R-3-фенил-4-гидрокси-2-оксохинолины, синтез, противовоспалительная, анальгетическая, противомикробная активность.

Taran K.A. “Synthesis, chemical and biological properties of 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinoline-3-carboxylic acids anilides and their structural analogues”. – Manuscript.

The thesis for Ph.D. (Pharmacy), speciality 15.00.02. – Pharmaceutical chemistry and pharmacognosy. – Ukrainian National Academy of Pharmacy, Kharkiv, 2001.

The new series of biologically active quinoline derivatives, namely anilides of 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinoline-3-carboxylic acids, 1-R-3-(2ўH-1ў,2ў,4ў-benzothiadiazin-1ў,1ў-dioxyde-3ў-yl)-4-hydroxy-2-oxoquinolines and 1-R-3-phenyl-4-hydroxy-2-oxoquinolines has been synthesized. The methods for the large-scale preparation of these substances were elaborated. The study of thermolysis of 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinoline-3-carboxylic acids ethyl esters was performed. The structure of 5,9-di-R-6,7,8-trioxodiquinolino[3,4-b:3ў,4ў-e]4H-pyranes yielded by this process was determined. The reaction ability of 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinoline-3-carboxylic acids 2ў-sulfamylanilides under conditions of treatment by different cyclisation agents was studied. Alternative routes to 1-R-3-phenyl-4-hydroxy-2-oxoquinolines were analysed and compared. The biological activity of compounds synthesized was examined and the structure-activity relationships were developed. 3-Phenyl-1-hexyl-4-hydroxy-2-oxoquinoline, which possesses high antimicrobial, anti-inflammatory and analgesic activities, is undergoing an extensive pharmacological evaluation.

Key words: 1-R-4-hydroxy-2-oxoquinoline-3-carboxylic acids, esters, anilides, benzothiadiazine, 1-R-3-phenyl-4-hydroxy-2-oxoquinolines, synthesis, antimicrobial, anti-inflammatory and analgesic activity.