5. Дослідження біологічної дії похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну та гетероциклічних сполук на їх основі

Дослідження біологічних властивостей синтезованих похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну проводили за визнаною схемою: дослідження біологічних властивостей речовин з використанням теоретичного прогнозу та експериментальних даних у системі “хімічна структура - біологічна дія”. Такий підхід був застосований нами при дослідженні похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідро-хіназоліну.

Для прогнозу спектру біологічної активності за структурною формулою синтезованих сполук була використана комп'ютерна програма PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances), яка дає можливість оцінювати фармакологічні ефекти, механізми дії та специфічну токсичність сполук та забезпечує прогнозування всього спектру активності сполуки, включаючи як основну дію, так і можливі побічні ефекти.

За допомогою програми PASS для визначення напрямку подальших біологічних досліджень був проаналізований одержаний PASS-пакет ймовірної біологічної дії сполук, які містять фрагмент 4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну. Це дозволило спланувати цілеспрямований пошук серед синтезованих сполук речовин з антимікробною, протизапальною та анальгетичною діями.

Протимікробну дію синтезованих сполук досліджували на кафедрі мікробіології НФаУ під керівництвом проф. І.Л. Дикого за методом двократних серійних розведень. Дослідження проводили у бульйоні Хоттінгера (рН 7,2...4,7; вміст амінного азоту 120 мг%) на наборі еталонних тест-штамів: Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25853) и Bacillus subtilis (ATCC 66330), Candida albicans (ATCC 885653). Мікробне навантаження становило 105-106 мікробних тіл у 1 мл середовища.

Встановлено, що варіювання замісників у структурі 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну суттєво впливає як на рівень, так і на спектр антимікробної активності. Клінічна мікробіологія стверджує, що найбільш перспективними слід вважати ті синтетичні речовини, які виявляють спрямовану антимікробну дію, за умов такої дії, обмежується або зовсім виключається їх здатність порушувати фізіологічний мікробіоценоз організму з виникненням дезбіозів з проблематичними хіміотерапевтичними вирішеннями.

Дослідження антиексудативної та анальгетичної дії синтезованих сполук проводили на кафедрі фізіології та анатомії НФаУ (завідувач кафедри проф. Малоштан Л.М.) під керівництвом доц. Жегунової Г.П., на білих безпородних щурах вагою 150-200 г, модель - карагеніновий набряк. Набряк викликали субплантарним введенням 1% розчину карагеніну в кількості 0,1 мл. Вводили водну суспензію, стабілізовану твіном 80 у дозах 1 і 10 мг/кг маси тіла тварини.

Більший антиексудативний ефект виявляють похідні 4-оксо-3,4-дигідро-хіназоліну, що містять у структурі залишки щавлевої, янтарної кислот. Швидше за все, це пов'язано з тим, що вони є природними метаболітами організму; в людському організмі похідні дикарбонових кислот активують метаболічні процеси, що сприяє зменшенню запалення.

В ряду синтезованих нами сполук за антиексудативною дією (яка все ж таки поступається дії вольтарену) виділяється 2_N`-[2-(3-карбоксипроніоніл-аміно)-бензоїл]гідразинокарбоніл)бензойна кислота, дещо нижчу активність показали 4_N`-[2-(3-карбоксипропіоніламіно)бензоїл]гідразино)-4-оксобутанова і 4-(N`-[2-(етоксаліламіно)бензоїл]гідразино)-4-оксобутанова кислоти відповідно. Решта досліджених сполук виявили помірну антиексудативну дію.

Вивчення анальгетичної активності проводили з урахуванням даних, отриманих при вивчені антиексудативної дії, використовуючи модель “оцтовокислі корчі”. У дозі 10 мг/кг анальгетичну активність рівня анальгіну проявили 2-(N`-[2-(3-карбоксипроніоніламіно)бензоїл]гідразинокарбоніл)бензойна та (N`-[2-(3-карбоксипропіоніламіно)бензоїл]гідразино)-4-оксобутанова кислоти.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено ефективні способи синтезу похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназолінів на основі антранілогідразиду та дикарбонових кислот: щавлевої, янтарної, фталевої.

2. Встановлено, що амідування діетоксалілантранілогідразиду в залежності від співвідношення реагентів та температури приводить до утворення бензил-амонієвих солей бензиламідів 2-(N`-етоксалілгідразинокарбоніл)оксанілової кислоти і 2-(N`-бензиламінооксалілгідразинокарбоніл)оксанілової кислоти, що пояснюється NH-кислотними властивостями естерів N-ацилгідразидів щавлевої кислоти та зниженням внаслідок цього електрофільних властивостей естерної групи.

3. Проведено розрахунки електронної густини методом АМ1 на атомах карбону карбонільних груп молекули етилового естеру 3-сукцинімідо-4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти. Одержані результати свідчать про більш високу реакційну здатність естерної групи по відношенню до імідного циклу. Те, що на практиці реакції амідування, гідразинолізу та лужного гідролізу перебігають в першу чергу не за естерною групою, а по імідному кільцю пояснюється просторовими факторами.

4. Встановлено, що наявність в молекулі діацилантранілогідразидів залишку фталевої кислоти, разом із іншими дикарбоновими кислотами, є вирішальним фактором у визначенні напряму реакції циклодегідратації. Якщо останнім проацильовано гідразидну групу молекули антранілогідразиду спостерігається замикання в першу чергу фталімідного циклу, а якщо аміногрупу - відповідно хіназолінового циклу.

5. Встановлено, що взаємодія антранілогідразиду з діетилоксалатом в умовах мікрохвильового опромінення супроводжується декарбоксилюванням з утворенням незаміщеного 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну. Розглянуті можливі шляхи протікання цього процесу.

6. Вперше виявлено, що реакції естерів оксамінової кислоти з N_нуклеофілами, можуть відбуватися за амідною групою без участі естерної. При нагріванні антранілової кислоти, її аміду та гідразиду з етиловим естером оксамінової кислоти одержані відповідні естери: етиловий естер 3_аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти, етиловий естер 4_оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти, етиловий естер 2_карбоксиоксанілової кислоти.

7. Запропоновано доступний метод синтезу метилового та етилового естерів 3_аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти нетривалим нагріванням антранілогідразиду з відповідними діалкілоксалатами в крижаній оцтовій кислоті.

8. Виявлена спрямована антимікробна дія моно- і біспохідні N-(4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-3-іл)сукцинамінової кислоти, за рахунок чого обмежується або зовсім виключається порушення фізіологічного мікробіоценозу організму з виникненням дезбіозів з проблематичними хіміотерапевтичними вирішеннями.

9. Виявлена антиексудативна та анальгетична дії на рівні препаратів порівняння у 2-(N`-[2-(3-карбоксипроніоніламіно)бензоїл]гідразинокарбоніл)-бензойної кислоти.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Синтез 3-сукцинимидо-3,4-дигидрохиназолин-4-она и производных N-(4-оксохиназолин-3-ил)карбамоилпропановой кислоты на его основе / Л.А. Шемчук, В.П. Черных, П.С. Арзуманов, Д.В. Левашов, Л.М Шемчук // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43, Вып. 4. - С. 617 - 620. Здобувач брав участь у плануванні досліджень, особисто виконав синтетичні дослідження, брав участь в обговоренні результатів, інтерпретації ЯМР 1Н спектрів та написанні статті.

2. Реакции этилового эфира оксаминовой кислоты и диалкилоксалатов с производными антраниловой кислоты / Л.А. Шемчук, В.П. Черных, П.С. Арзуманов, О.С. Крыськив // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43. - Вып. 5. - C. 724 - 727. Здобувач брав участь у плануванні досліджень, особисто виконав синтетичні дослідження, брав участь в обговоренні результатів, інтерпретації ЯМР 1Н спектрів та написанні статті.

3. Антимікробна активність похідних N-(4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-3-іл)сук-цинамінової кислоти / І.Л. Дикий, Н.І. Філімонова, П.С. Арзуманов, В.П. Черних, Л.А. Шемчук // Вісник фармації. - 2007. - Вип. 2 (50). - С. 58 - 61. Здобувач особисто синтезував досліджувані сполуки, брав участь в обговоренні результатів віртуального скринінгу, мікробіологічних досліджень та написанні статті.

4. Реакції амідування діетоксалілантранілогідразиду / Л.А. Шемчук, В.П. Черних, П.С. Арзуманов, К.М. Ситнік // Вісник фармації. - 2007. - Вип. 3 (51). - С. 3 - 6. Здобувач особисто синтезував досліджувані сполуки брав участь в обговоренні результатів, інтерпретації ЯМР 1Н спектрів та написанні статті.

5. Спосіб одержання етилового та метилового естерів 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти / Л.А. Шемчук, В.П. Черних, П.С. Арзуманов // Заявка на винахід (№а200710824 від 01.10.2007).

6. Арзуманов П.С. Синтез та перетворення похідних гідразиду антранілової кислоти, які містять залишки щавлевої кислоти / П.С. Арзуманов, О.С. Кухтенко, Л.А. Шемчук // Тези доповідей наукової студентської конференції. Харків, “Видавництво НФАУ”, 2002. - С. 6.

7. Synthesis, chemical transformations and biological activity of 3-amino(hydroxy)-4-(3H)quinazolil-4-on-2-carboxylic acids and their functional derivatives / L.A. Shem-chuk, V.P. Chernykh, P.S. Arzumanov, O.S. Kryskiw, R.G. Redkin. // Abstracts on International conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles”, Kharkiv, Ukraine. 2003. - P. 259.

8. Шемчук Л. А. Синтез 3-сукцин-, 3-фталімідо-2-етоксикарбоніл-3,4-дигідро-хіназолінів / Л.А. Шемчук, В.П. Черних, П.С. Арзуманов // Сучасні технології органічного синтезу та медичної хімії: Тез. доп. Всеукр. наук.-практ. конф. м. Харків, 4 квіт. 2003 р. - Х., 2003. - С. 76.

9. Використання дикарбонових та антранілової кислот для синтезу похідних хіназолінону-4 / В.П. Черних, Л.А. Шемчук, О.С. Криськів, П.С. Арзуманов // Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України: Матеріали VI Нац. з'їзду фармац. України, м. Харків, 28-30 верес. 2005 р. - С. 120-122.

10. Перетворення 3-сукцинімідохіназолінону-4 / Л.А. Шемчук, В.П. Черних, П.С. Арзуманов, Д.В. Левашов // Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України: Матеріали VI Нац. з'їзду фармац. України, м. Харків, 28-30 верес. 2005 р. - С. 124-125.

11. Москвичова О.Є. Синтез хіназолонів-4 на основі антранілоїлгідразиду та похідних щавлевої, янтарної кислот / О.Є. Москвичова, Л.А. Шемчук, П.С. Арзуманов // Наукові основи створення лікарських засобів. Тези доповідей межвузівської студентської наукової конференції 14-15 квітня 2005 року, м. Харків. - Харків: Вид-во НФаУ, 2005. - С. 18

12. Черних В.П. Синтезпохідних 3-амінохіназолін-4-ону на основі антранілоїлгідразиду та похідних щавлевої кислоти / В.П. Черних, П.С. Арзуманов, Л.А. Шемчук // Програма української наук.-практ. конф. “Проблеми синтезу біологічно активних речовин та створення на їх основі лікарських субстанцій”, 16 - 17 бер. 2006 р. - Х.: 2006.

Анотація

Арзуманов П.С. “Синтез похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліну на основі антранілоїлгідразиду та дикарбонових кислот; їх хімічні перетворення та біологічна активність”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія. Національний фармацевтичний університет, Харків, 2008.

Розроблено ефективні способи синтезу похідних 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідро-хіназолінів на основі антранілогідразиду та дикарбонових кислот: щавлевої, янтарної, фталевої.

Встановлено, що на перебіг реакції амідування діетоксалілантранілогідразиду впливає NH-кислотний характер діестеру. Показано, що реакційна здатність етилового естеру 3-сукцинімідо-4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-2-карбонової кислоти визначається просторовими факторами. Встановлено, що наявність в молекулі залишку фталевої кислоти визначає напрям реакції циклодегідратації діацилантранілогідразидів. Показано, що взаємодія антранілогідразиду з діетилоксалатом в умовах мікрохвильового опромінення супроводжується декарбоксилуванням, розглянуті можливі шляхи цього процесу.

Запропоновано доступний метод синтезу естерів 3_аміно-4-оксо-3,4-дигідро-хіназолін-2-карбонової кислоти. Вперше виявлено, що реакції естерів оксамінової кислоти з N_нуклеофілами, можуть відбуватися за амідною групою без участі естерної.

Здійснено віртуальний скринінг синтезованих сполук. Моно- і біспохідні N_(4-оксо-3,4-дигідрохіназолін-3-іл)сукцинамінової кислоти мають спрямовану антимікробну дію. Виявлена антиексудативна та анальгетична дії на рівні препаратів порівняння у 2-(N`-[2-(3-карбоксипроніоніламіно)бензоїл]гідразино-карбоніл)бензойної кислоти.

Ключові слова: синтез, антранілогідразид, похідні дикарбонових кислот, ацилювання, циклодегідратація, 3-аміно-4-оксо-3,4-дигідрохіназоліни, віртуальний скринінг, біологічна активність.

Аннотация

Арзуманов П.С. “Синтез производных 3-амино-4-оксо-3,4-дигидрохи-назолина на основе антранилоилгидразида и дикарбоновых кислот; их химические превращения и биологическая активность”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. Национальный фармацевтический университет, Харьков, 2008.

Обработка антранилогидразида этоксалилхлоридом (1:2) дала этиловый эфир 2-(N-этоксалилгидразинокарбонил)оксаниловой кислоты, циклизация которого в уксусном ангидриде приводит к этиловому эфиру 3-(этоксалиламино)-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-2-карбоновой кислоты.

Амидированием диэтоксалилантранилогидразида, в зависимости от соотношения реагентов и температуры, синтезировано бензиламмониевые соли и бензиламид 2-(N`-этоксалилгидразинокарбонил)оксаниловой кислоты и бензиламид 2-(N`-бензиламинооксалилгидразинокарбонил)оксаниловой кислоты, кипячение последнего в дифениловом эфире дает N-бензил-N`-(2-бензилкарбомоил-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-3-ил)оксамид, а при увеличении длительности кипячения - смесь продуктов.

Ацилирование антранилогидразида янтарным ангидридом и этоксалил-хлоридом привело к 4-[(N-этоксалиламино)бензоилгидразино]-4-оксобутановой кислоте, циклизация в уксусной кислоте давала этиловый эфир 3-(3-карбоксипропиониламино)-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-2-карбоновой кислоты, а в уксусном ангидриде этиловый эфир 3-сукцинимидо-4-оксо-3,4-дигидрохи-назолин-2-карбоновой кислоты. Для последнего изучены реакции амидирования, гидразинолиза, щелочного гидролиза. Ацилирование 2-N-(2-аминобензоил)-гидразинокарбонил бензойной кислоты этоксалилхлоридом дает этиловый эфир 2-(N-фталимидокарбамоил)оксаниловой кислоты, а янтарным ангидридом 3-[(N-фталимидокарбамоил)-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-2-ил]пропионовую кислоту. Реакция 4-(N-(2-аминобензоил)гидразино)-4-оксобутановой кислоты с фталевым ангидридом и кипячением в уксусной кислоте приводит к фталазино[1,2-b]хиназолин-2,12-диону с вытеснением остатка янтарной кислоты.

Взаимодействие гидразида антраниловой кислоты с диэтилоксалатом в условиях микроволнового облучения сопровождается декарбоксилированием с образованием 3-амино-4-оксо-3,4-дигидрохиназолина, при ацилировании которого янтарным ангидридом получен 3-сукцинимидо-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин, который был использован для синтеза моно- и биспроизводных N-(4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-3-ил)карбамоилпропионовой кислоты.

Этиловый эфир оксаминовой кислоты реагирует с производными антраниловой кислоты амидной или сложноэфирной группой, что приводит к образованию соответствующих эфиров или амидов. Предложен простой метод синтеза эфиров 3-амино-4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-2-карбоновой кислоты.

Изучена антимикробная активность как моно- так и биспроизводных N-(4-оксо-3,4-дигидрохиназолин-3-ил)сукцинаминовой кислоты, полученных на основе 3-сукцинимидо-4-оксо-3,4-дигидрохиназолина. Установлено, что синтезированные соединения характеризуются направленным, двойным или многоспектральным действием в отношении простых и сложных ассоциаций пиогенных бактерий и патогенных грибов.

Виявлена антиексудативная и анальгетическая активность на уровне препаратов сравнения у 2-(N`-[2-(3-карбоксипрониониламино)бензоил]гидразино-карбонил)бензойной кислоты.

Ключевые слова: синтез, гидразид антраниловой кислоты, производные дикарбоновых кислот, ацилирование, циклодегидратация, 3-амино-4-оксо-3,4-ди-гидрохиназолины, виртуальный скрининг, биологическая активность.

Summury

Arzumanov P.S. "3-Amino-4-oxo-3,4-dihydroquinazolines derivatives synthesis based on an anthranilohydrazides and dicarboxylic acids; their chemical properties and biological action". - Manuscript.

The thesis for the Ph. D. in Pharmacy in Specialty 15.00.02 - Pharmaceutical Chemistry and Farmacognosy. - National Pharmaceutical University, Kharkiv, 2008.

An effective methods of synthesis of an 3-amino-4-oxo-3,4-dihydroquinazolines derivatives, based on anthranilohydrazide and dicarboxylic acids (oxalic, succinic and phthalic) derivatives were developed.

It was found that proceeding of amide formation is under the influence of NH-acidic properties of diester. It was shown that reactionary character of ethyl ester of 3-succinimdo-4-oxo-3,4-dihydroquinazoline-2-carboxylic acid are defined by spatial factors. It was found that remainder of phthalic acid existed in molecule is defined the way of diacylanthranilohydrazides cyclodehydration. It was shown that interaction of anthranilohydrazide and diethyloxalate in microwave media is accompanied by decarboxylation, different possible ways of this process were considerated.

The simple methods of synthesis of the metyl and ethyl esters of 3-amino-4-oxo-3,4-dihydroquinazoline-2-carboxylic acid. It was first discovered that reactions of oxalamic acid esters with N-nucleophils are proceeding by amide-group and not involving ester-group.

Virtual screening (program PASS) of the synthesized compounds was carried out. Mono- and bis-derivatives of N-(4-oxo-3,4-dihydroquinazoline-3-yl)succinaminic acid are possessing aimed antimicrobial action. The anti-inflammatory and analgesic actions on the rate of test drugs were found for 2-(N'-[2-(3-carboxypropyonylamino)bezoyl]-hydrazinocarbonyl)benzoic acid.

Key words: synthesis, anthranilic acid hydrazide, dicarboxylic acids derivatives, acylation, cyclodehydratation, 3-amino-4-oxo-3,4-dihydroquinazolines, virtual scre-ening, biological action.

Страницы: 1, 2, 3