Синтез и свойства краунсодержащих пуринов и их гетероаналогов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ Физико-химический институт им. А.В. Богатского

... л

ь v*.

fía правах рукописи

1 5 дЫ в**

Федорова Галина Владимировна

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КРАУНСОДЕРЖАЩИХ ПУРИНОВ И ИХ ГЕТЕРОАНАЛОГОВ

02.00.10. - биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных вешеств

Автореферат диссертации на соискание ученой степепи кандидата химических наук

ОДЕССА-1996

Работа выполнена в отделе молекулярной структуры и спектроскопии Физико-химического института им. A.B. Богатекого HAH Украины

Научный руководитель:

кандидат химических наук, ст. науч. сотр. Э.И. Иванов

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Н.К. Черно,

кандидат химических наук, ст. науч. сотр. С.А. Котляр

Ведущая организация: Институт биоорганической химии и нефтехимии HAH Украины (253094, г. Кнев-94, ул. Мурманская, №1.)

Защита состоится 20 декабря 1996 г. в 10 час. на заседании специализированного совета Д 05.14.02. по химическим наукам в Физико-химическом институте им. A.B. Богатекого HAH Украины, 270080, г. 0десса-80, Люстдорфская дорога, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Физико-химического института им. A.B. Богатекого HAH Украины.

Автореферат разослан 16 ноября 1996 г.

Ученый секретарь специализированного

совета, кандидат химических наук

Л.А. Литвинова

Общая характеристика работы.

з

Актуальность проблемы. Интерес к химии пуринов не иссякает уже более столетия, что обусловлено признанием га выдающейся роли в процессах жизнедеятельности - кодировании и реализации наследственной информации, высокой физиологической активностью и большими возможностями химической модификации. Некоторые модифицированные по агликону аза- и дезазааналоги природных пуринов являются мощными антиметаболитами пуринового обмена и способны эффективно ингибировать пуриновый биосинтез. В последние годы внимание к пуриновым структурам усилилось в связи с интенсивным синтезом и изучением физиологической активности модифицированных по углеводной части нуклеозидов, действующих как ингибиторы репликации ретровирусов, в том числе ВИЧ, что особенно важно в связи с растущей проблемой СПИДа.

Макрогетероциклические соединения, в частности, лариатные краун-эфиры с концевыми пуриновыми фрагментами, оказались весьма перспективными в создании моделей рецепторов индуцированного соответствия, а также комплексонов и мембрано-активных веществ. В этой связи структурный дизайн "пурин (либо его гетероаналог) -макроциклическое ядро" представляет несомненный интерес, как в плане создания низкомолекулярных имитаторов природных рецепторов, так и нового направления -синтеза макроциклических аналогов природных нуклеозидов, препаратов для медицины и сельского хозяйства.

Анализ литературы показал, что краунсодержащие пурины и их гетероаналоги фактически не были объектом изучения, методы их синтеза не разработаны, не исследованы их физико-химические свойства. Все это делает актуальными исследования в этом направлении с целью разработать методы синтеза краунсодержащих пуринов и родственных систем на основе имидазо[4,5-<1\- и 1,2,5-тиадиазоло-[.?,пиридазина, фрагментарно включающих макрогетероциклические заместители, изучить их физико-химические свойства, превращения и дать оценку биологической активности для определения возможных областей применения этой группы новых соединений. Научная новизна. На основе галогензамещенных пуринов, имидазо[4,5-(!\- и 1,2,5-тиади-азоло[.?,4-(/]пиридазина, эпоксиалкил-, галогеналкил-, р,у-дипилроксипропил пуринов, аминобензокраун-эфиров и оксазолино[2,.?-/]ксантина разработаны методы синтеза краунсодержащих пуринов и их гетероаналогов, включающих ядра алифатических, бензокраун- и диазакраун-эфиров.

Показано, что электрофильное замещение в 9-бензокраунилпуринах протекает не по С-8 атому пуринового бицикла, а по фениленовому ядру заместителя. Аналогично, диазотирование 5-амино- 1-бензокраунилимидазол-4-карбоксамида (I -бензокраунил-Л/СЛ) завершается не образованием соответствующего имидазо-[45-с?)1,2,3-триазина, а

аномальной для AJCA в этих условиях реакции - тетрациклической системы бензокраун-имидазо[5,/-с]-1,2,4-триазина.

Установлено, что введение макроциклического ядра в пуриновую систему коренным образом изменяет характер фрагментации пуринов под электронным ударом. Практическая значимость работы. Разработаны методы синтеза краунсодержащих пуринов и определены пути их химической модификации. Синтезированные соединения могут представлять интерес как потенциальные комплексообразующие агенты, физиологически активные малотоксичные вещества, обладающие противовирусной и противомикробной активностью, найти применение в качестве средств защиты растений. Данные скрининга новых краун-пуринов дополняют сведения о биологической активности гетеропроизвод-ных известных краун-эфиров. Лариатные краун-эфиры с пуриновыми терминаторами могут быть использованы при моделировании ассоциативных процессов, протекающих в молекулах ДНК, РНК, белка. Сведения о токсичности и биоакгивности краун-пуринов и их аналогов необходимы для направленного синтеза ФАВ на основе вышеуказанных гетеросистем.

На защиту выносятся результаты по разработке методов получения краунсодержащих пуринов и их гетероаналогов, ил химической модификации и изучению спектральных особенностей методами ЯМР на ядрах 'Н и 13С, ИК-, УФ-спектроскопии и масс-спектрометрии, а также скрининга на противовирусную и противомикробную активность. Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на II Всесоюзной конференции по химии макроциклов (Одесса-1984), XVI и XVII Украинских конференциях по органической химии (Тернополь-1992, Харьков-1995). На V Международном семинаре по соединениям включения (Одесса-1994) доклады отмечены II премией Отдельные разделы работы отражены в 15 публикациях, получено 7 Авторских свидетельств СССР, патент России и 3 Решения о выдаче патента Украины и России. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 190 стр. компьютерной машинописи, состоит из введения, обзора литературы по проблемам синтеза пуринов, род ственных гетеросистем и модифицированных нуклеозидов, в т.ч. их макроциклически: аналогов, 4 глав с изложением результатов работы и их обсуждением и эксперимен тальной части. Завершают работу выводы и библиография из 322 источников. Работ иллюстрирована 23 таблицами.

Лично автором разработаны некоторые методы синтеза краун-пуринов и выполне: весь эксперимент. Автор считает своим долгом выразить искреннюю признательност руководителю и своим коллегам за бескорыстную помощь и доброжелательность пр сотрудничестве. Спектры ЯМР обсуждались с д.х.н., профессором Ю.Е. Шапиро; мас< спектры - с к-х.н. A.B. Мазепой; УФ-спектры записаны к.х.н. В.А. Перфильевым, ИК спектры - С.П. Краснощекой, расчеты электростатических параметров атомов и связе выполнены и обсуждались совместно с к.х.н. В.Е.Кузьминым; определение токсичности

скрининг на противовирусную активность проводились к.х.н. О.Г. Ясинской под руководством д.х.н., профессора Н.Я. Головенко в ФХИ, тесты на противомикробную активность выполнены Л.А. Конуп в лаборатории вирусологии и микробиологии Института виноградарства и виноделия им. В.И. Таирова при участии автора в обсуждении результатов.

Основное содержание работы.

Глава 2. Методы синтеза и некоторые превращения краунсодержащих пуринов.

Планирование эксперимента по разработке методов синтеза краунсодержащих пуринов включало, как (2.1.) применение готовых структурных единиц "пурин" - "корона" для построения целевого субстрата, так и использование возможных вариантов (2.2.) циклизации краун-эфира на привитой к пурину матрице и (2.3.) синтеза краун-замещенных имидазолов с последующим образованием пуринового фрагмента. 2.1. Конденсация галоген-, галогеналкил- и эпоксиалкилзамещенных пуринов с азакраун-зфи-рами. Простейший вариант синтеза краун-пуринов - аминолиз азакраун-эфирами производных пурина, содержащих в качестве заместителя (а) галоген в самом ядре или (б) галоген, либо эпоксигруппу в боковой цепи. В качестве галоген пуринов были использованы

IV: Л = Яз = 1*4 = СН3; Я, - Н; 1*2 = О.

Вг-^

Вг2

СН3 >к Л

СНз СНз о VIII

у^м

Ка я( к

IX: п = I. Я, - К2 = С1, Я=Н;

X: п • 2, Я, - 1?; - С1, Я = Н;

XI: п = 1. Я = Я[ = Я2 = Н;

XII: п = 2. Я = Я, = Я2 = Н;

XIII: п - 2, Я(9) = Вп, Я| - Яг = Н;

XIV: п = 1, Я, = Н, Я = СНз, Яг = С1;

XV: п =2, Я, - Н, Я = СНз, Я2 = С1.

XVI: п = 1; XVII: п =2.

»С,, V СНз I->

сн, ' НзС

СН,

•г^ „о

СНз

Н2. ^ОН х[] ¡'6/С

2,6,8-трихлорпурин (V), 6-хлорпурин (Via), 9-бензил-6-хлорпурин (VIb), 2,6-дихлор-7-метил пурин (VII), 8-бромкофеин (VIII) и 1-(р-хлорэтил)теобромин (XX), полученные из мочевой кислоты (I), гипоксантина (На), 9-бензилгипоксантина (IIБ), теобромина (III) кофеина (IV), схема 1, и 1-((3-оксиэтил)теобромина (ХХа), схема 2, обработкой POClj SOCI2 или Вг2. Ксантины XXa-XXII получены алкилированием теобромина III н теофиллина (XIX) p-хлорэтанолом и эпихлоргидрином, схема 2.

Синтез соединений IX-XVII1 проходил при нагревании в условиях повышенногс давления с применением автоклава. В зависимости от соотношения реагентов возможно получение как moho- (XVI, XVII), так и дизамещенных диазакраун-эфиров (XI, XII), схема 1. Направление нуклеофильного замещения по 6-положению пуринового бицикла для 2,6,8-трихлорпурина X доказано каталитическим дехлорированием в условиях гидрогенолиза над Pd/C в присутствии щелочи. Идентичность полученного соединения i: производного XII из 6-хлорпурина, в котором положение макроцикла не вызывав! сомнений, подтверждает соответствие направления аминирования ДА-18-К-( классической последовательности реакционных центров 2,6,8-трихлорпурина в реакциях < нуклеофилами 6 > 2 > 8

При выделении краун-пурина XXIII (схема 2) в качестве побочного продукта полу чен монозамещенный ДА-18-К-6 (XXIIIa) с выходом 6%.

Аминолиз эпоксиалкилзамешенных пуринов диазакраун-эфирами в абс. спирте пр! нагревании приводит к лариатным краун-эфирам (XXIV, XXV).

ХХа: R, = CHj, R¡ - (CII2)2OH. XX: R, = СН3, R2 - (СН2)2С1;

О

XXI: R, = CHj, R2 = СН2-СН—СН XXII: R, = CH;-CH-CHj,R2 = С1

N

I

сн3

ХХШ: R = (теобромин- 1-ил)этил; XXtlla: R = Н

chj

Теоретически можно было ожидать, что раскрытие эпоксидного кольца в соединениях XXI, XXII под действием ДА-18-К-6 может протекать как по а-, так и по р-углеродным атомам оксиранового ядра, приводя к альтернативным продуктам А и В:

Аг«.

НК

р

_^ = ДА-18-К-6

ОН А

Аг^ , ^

ОН

N111112 В

Схема 3.

Однако, в случае использования в качестве аминореагента ДА-18-К-6 наличие изомеров не установлено, что свидетельствует о селективности расщепления эпоксикольца и подтверждается наличием дублета 2'С-гидроксигруппы в ПМР-спектрах соединений XXIV, XXV.

Как при аминолизе эпоксипуринов XXI и XXII, так и при алкмлировании ксантинов III и XIX выделены продукты димеризации XXVI и XXVII, что также является косвенным подтверждением предпочтительности нуклеофильной атаки по вторичному углеродному атому эпоксикольца.

н3с о

СН3 ^ Н3с

о

/ I т ?н

Т СНз

о он

XXVI XXVII

Структуры XXIV, XXV можно рассматривать, как новый тип "аномальных" нуклеозидов - их макроциклических аналогов, а также - как лар:;чтные краун-эфиры с повышенной способностью к комплсксообразованию, ассоциаты которых в растворах могут служить моделями природных рецепторов.

2.2. Матричный дизайн крауисодержащих пурипов. Разрабатывая методы синтеза краун-пуринов, мы остановились на схеме, в ходе которой построение макроцикла осуществлялось на 2,3-дигидроксипропильном заместителе пуринов (ХХХ-ХХХУ), полученных алкилированием или К+солей ксантинов III, XIX, XXVIII и аденина (XXIX) 1,2-ди-гидроксихлорпропаном либо 2,2-диметил-4-хлорметил-1,3-диоксоланом. Впоследствии, мы отказались от диоксоланового интермедиата, поскольку его использование не давало преимущества в выходе продуктов алкилировання, но требовало дополнительной стадии гидролиза.

Матричный эффект последующей конденсации дигидроксиалкилпуринов обеспечивался ионами натрия за счет сближения реакционных центров в реакции с дитозилатом

тетраэтиленгликоля в абс. диоксане, в присутствии ЫаН с образованием макроцик-лического эфира 15-краун-5, соединенного метиленовым мостиком с соответствующим пуриновым ядром {ХХХУ1-ХХХУ1Г>. В случае аденина образующиеся изомеры 9- (ХХХГУ) и 3-(р,у-дигидроксипропид)аденин (XXXV) плохо растворимы в диоксане, что явилось причиной низкого выхода для 9-изомера (ХХХУ1Н) и неудачи синтеза для 3-краунил-аденина (XXXIX). Использование метода высокого разбавления в среде абс. ОМР позволило получить оба изомера краун-аденина с приемлемыми выходами, схема 4.

сн3 n. -о

СН,

111

V

н а н о

xix. x = н; xxviii: х-вг. \ /

>ЧН2

ш

о о

X

но он

сн3

Г ?н

сн3 о ххх

I

(

7

-осу 0

ГУ^сн, Я > / «ОУ» ^ J

I I '-А-о / хххг

xxxi: x ~н. XXXII: X = В1Х.

- . г-л

снг о Ь-0 о—, о о

1

н

но- -у xxxiv но

он \ мнг ОН

xxxv

С "з С

9 xxxvii

Ч/Ч/ х = н

о с^ о о

В аналогичных условиях реакция 8-бромтеофиллина (XXXII) или его диоксолано-вого аналога (XXXIII) приводит к внутримолекулярной циклизации р,7-дигидрокси-пропильного заместителя по 8 положению ксантинового кольца с-образованием 2-окси-метил-6,8-диметилоксазолино[2^-У)ксантина (ХЫ) и параллельной конденсации с отщеплением брома под действием избытка гидрида натрия и образованием краун-ксантина XXXVII (схема 5).

На основе трицикла XII нагреванием в целлозольве с избытком ДА-18-К-6 осуществлен новый способ введения макроядра в 8 положение пурина с образованием 8-диазакраунилпурина (XИГ), структура которого подтверждена встречным синтезом из 8-бромпроизводных XXXII, ХХХШ и данными ПМР-, ИК-, масс-спектров.

Бромирование краунилтеофиллина XXXVII (Brj/AcOH) даже при длительном ячении не привело к его 8-бромпроизводным, типа XL.

XXIII

XXXII

\ СНз

<XVII -Х- у-^Ч^Чн,

Br-

о о 0 о. 3

XL

jT О О' H-N

^о oJ Г Т' ^СНз

О

НО' У

он

XLII

Схема 5.

Показана возможность превращения в 6 н. НС1 краун-аденина XXXVIIIв краун-оксантин (ХЫ1Г) обработкой раствором нитрита натрия:

ОН

N

<

XXXVIII

NaNO}, HCl

N

-5°- 0°С

г

о <у

XLIII

О.

Схема 6.

, Циклизация бензокраунзамещенных имидазолов по методу Е. Shaw. Идея синтеза краун-«нов путем создания пуриновой структуры на основе производных имидазола, содер-цих макроциклический заместитель, была реализована с помощью метода Е. Shaw, рвые применившего Л ¡CA для синтеза пуринов. 1-Бензокраун-/11СЛ (XLIV-XLIVa,6) ui получены на основе известной цепи превращений, из этилцианацетата по схеме 7 с юльзованием в качестве аминной компоненты 4-аминобензокраун-эфиров. Последняя аия схемы успешно проходит при нагревании в формамиде с образованием 9(4'-[зокраунил)гипоксантинов.

■4=С-СН2—'(

МН,

ОЬ

V

НЫОг

N0

Ш2

HON

[Н1

ы=с-сн

ын,

СЖОЕОз

ы=с-сн-

СН(ОЕ()

НСОЫН2

л°

о Х1ЛУ: п = 1; < О > ХЬГУа: п = 2; Р )

XIV: п = 1; ХШг. п = 2; Х1Л'6: п = 3.

Схема 7.

2.4. Некоторые реакции бензокрауисодерясащих пуринов. Превращения краун-пуринов в реакциях элекгрофильного, радикального и нуклеофильного замещения изучались на примере 9(4'-бензокраунил)пурин-6-онов в сравнении с химическими свойствами как незамещенного гипоксантина, так и бензокраун-эфиров, схема 8. Нитрование соединений XL.V-XL.Va,б конц. НЫОз в ацетонитриле, т.е. в условиях нитрования, известных для бензокраун-эфиров, приводит к продуктам (XIV! и ХЬУП), содержащим нитрогруппу в фениленовом ядре. Аналогичное направление замещения наблюдается и в случае броми-рования, хотя известно, что система Вгг /АсОНз лсд. используется для введения брома в 8 положение пуриновой системы. Полученные результаты хорошо согласуются с ожидаемыми для такого рода производных и могут быть объяснены, с одной стороны, протони-рованием имидазольной части молекулы пурина в условиях реакций с образованием катиона имидазолия и затруднением элекгрофильной атаки по 8 положению пурина, а с другой стороны - электродонорные свойства краун-эфирного фрагмента способствуют замещению в фениленовое кольцо. Взаимодействие соединений Х1У, ХЬУа,б с Ы-бром-сукцинимидом (/\Ш5) в диоксане, в условиях, описанных для бромирования бензокраун-эфиров, завершается получением 8-бромзамещенных гипоксантинов (ХЫХ, Ь). Этот кажущийся неожиданным результат, по всей видимости, объясняется радикальным механизмом рассматриваемой реакции, в которой направление замещения в основном зависит от устойчивости промежуточно образующегося радикала. Место радикального вхождения брома однозначно доказано спектрами ПМР и встречным синтезом из 2-бром-А1СА Ы.

В полном соответствии с известными данными для гипоксантина бензокраун-пурины XLV-XLVa,б образуют 6-тио- (Ш) и 6-хлорпроизводные (иП-ЬУ) в реакциях с Р255 и РОС13.

Кипячение хлорпурина ЫУ в абс. метаноле с СНзСЖа завершается образованием 6-метоксибензокраунилпурина (ЬЩ.

Схема 8.

Глава 3. Синтез краунсодержащнх аналогов пурина и некоторых систем на основе дннитроанилина.

Рассмотрение структуры краунсодержащнх пуринов и их бензоаналогов позволяет выделить три типа фрагментов, входящих в состав их молекул: азагетероцикп, собственно ядро пурина, макрогетероцикл, а в случае бензокраунпроизводных - фениленовое ядро, на основе которых были синтезированы модельные соединения, включающие (3.1.) остаток гетероаналога пурина и ядро макрогетероцикла и (3.3.) фениленовое кольцо и (ди)азакраун-эфир либо азольный/азиновый цикл.

3.1. Синтез диазакраунзамещеипых имидазо[4,5-<1]- и 1,2,5-тиадиазоло[3,4-с!]пиридазш10в. Схемы синтеза диазакраунпроизводных нмидазо(-?,5-с/1- и 1,2,5-тиадиазоло[3,4-£/]пирида-зинов аналогичны, с использованием в качестве исходного о-фенилендиамина и после-

довательным получением бензимндазола/бензо-1,2,5-ти адиазола, соответствующих кислоты/соли, линейных и циклических (ди)падразидов (1У11-ЦХ, 1ХУ11, 1ХУШ) и кипячением последних в РОС13 с образованием ди- и монохлорпроизводных конденсированных пиридазинов (IX, IXГ и 1Х¥Ш), схема 9.

Предложен способ получения линейных и циклических гидразидов имидазол-4,5-дикарбоновой кислоты из дихлорангидрида и диэтилового эфира днимидазо-[1,5,-а; /',5'-^]пиразин-5,10-дион-1,6-дикарбоновой кислоты.

Заключительная стадия схемы - конденсация хлорпроизводных IX, 1X1 и ЬХПП с избытком ДА-15(18)-К-5(6) проходит при повышенном давлении и температуре в условиях автоклава с образованием краун-гетероаналогов пурина (1Х11-ЬХУ1\ 1Х1Х, 1ХХ).

Схема 9.

3.2. "Аномальная " реакция бензокраунзамещенных 5-аминоимидазал-4-карбоксамидов (AICA). По известным данным реакция AICA XLIV (Ro=H, Me, Rib, R=H, Hal) с HNCh является классическим методом получения 2-азааналога пурина, типа LXXI. Однако, при попытке осуществить данное превращение для бензокраун-Л/СЛ XLIV, XLIVa, LI было установлено аномальное протекание этой реакции: вместо ожидаемых имидазо[7.5-(/]1'-триазинов LXXIa, были получены ишшазо[.5,/-с1-1,2,4-триазино[5.6-(/]бензокраун-эфиры (LXXII-LXXIV), образование которых может реализоваться по двум альтернативным

маршрутам: С - нитрозирование феииленового кольца с последующей внутримолекулярной конденсацией в тетрацикл и Л - диазотирование с образованием диазо-ниевой соли V* а последующим азосочетанием по фениленовому кольцу, схема 10.

О

О

н

1ХХ1 Ио = н, Ме, ИЬ. КО

Я=Н. Х1ЛУ: Н, п= 1;

ХЫУа: Я = Н, п = 2; Ы: Вг, п = 1.

ЬХХ1а

О

ЬХХН: Я = Н, п = 1; ЬХХШ: К = Н, п = 2; ЬХХГ/: Я = Вг, п = 1. Схема 10.

Поскольку N0* является слабым электрофилом, а условия реакции - достаточно мягкими, образование нитрозопроизводного С* маловероятно и более предпочтительно направление Л Для проверки предположения о повышенной восприимчивости феииленового кольца к электрофильной атаке бьгли синтезированы Л1СА (1ХХУН, 1ХХУ111) с защищенным о-положением бензокраунильного заместителя. Известная устойчивость Л 1С А к реакциям электрофильного замещения не позволила получить их прямым нитрованием или бромированием (Вг^/АсОН). Успешной оказалась схема синтеза 11 с использованием на стади.ч циклизации о-бромариламинов (1ХХУ, ЬХХУГ), полученных последовательно жированием, восстановлением и бромированием бензокраун-эфиров. Действие НЫ02 на о-бромбензокраун-Л/СЛ ШХУН, ЬХХУШ не

привело к краун-имидазо[4,5-г/]у-триазинам 1ХК16. вновь был реализован "аномальный" маршрут реакции с образованием тетрациклических систем 1ХХ11-1ХХШ, что подтверждало высказанную ранее гипотезу. Присутствие брома в фениленовом ядре, как и следовало ожидать, не влияло на превращение Л/С4 1ХХУ11, ЬХХУШ в соответствующие гипоксантины ЬХХ1Х и ХЬМП, последний идентичен полученному ранее продукту бромирования из бензокраун-пурина ХЬУ по схеме 7.

3.3. Синтез модельных соединений на осчоае динитроанилииа. Синтез (ди)азакраун(гета-рил)содержащих динигроанилинов представлен схемой 12. Выбор динитроанилииа обоснован высокой биологической активностью его производных, а правомочность моделирования - ароматичностью молекул пурина и динитроанилииа, а также данными литературы. Взятые в качестве исходных 2(4)-метоксикарбонил-, карбокси-, 2-бензоил- 4,6(2,6-, 3,5)-динитрохлорбензолы (ЬХХХа-й) получены последовательными стадиями нитрования о- и /»-хлорбензойных кислот, синтеза их хлорангидридов, этерифмкации либо реакции Фриделя-Крафтса. Конденсация хлорпроизводных ЦСХХа-й с (ди)азакраун-эфирами или

азагетероциклами легко протекает в бензоле или в ОМР в присутствии ТЭА с образованием (макро)гетаршшинитроанилинов (1ЛХХ1-ХСУ1).

К2

ьххх

а: Я, = И02; Я2 = СОРИ; Ь: Я, = СООМе; Я2 = N02", с: = СООН; Я2 = N02; <1: ^ = N02; Я2 = СООМе.

ХС1 - ХСУ1 ЬХХХШ - ЬХХХМ

X = С, N. О.

Схема 12.

Глава 4. Некоторые физико-химические особенности бензокраупсодержащих пуринов.

Для оценки степени возможного влияния макрокольца на структурные и спектральные характеристики бензокраунилгипоксантинов изучены их ИК-, ЯМР-, масс- и УФ-спектры в сравнении с модельным 9-фенилгипоксантином и рассчитаны зарядовые параметры атомов и связей. При этом ставились задачи установления (4.1.) преимущественной таутомерной формы лактам-лактимного равновесия бензокраунилгипоксантинов и (4.2.) оценки соответствия рассчитанных и экспериментально установленных направлений их реакций.

4.1. Лактам-лактилшая таутомерия в бензокраупсодержащих пуринах. Весьма эффективным для установления преобладающей таутомерной формы бензокраунсодер-жащих пуринов оказался метод ЯМР на ядрах 'Н и 13С: отнесение сигналов протонов в ПМР-спектрах и углеродных атомов в спектрах ЯМР ,3С, снятых в полярных апротонных растворителях (ВМР-с17, ОМБО-с^,), показало, что существующий динамический процесс

Схема 13.

сдвинут в сторону лактамной формы (наличие уширенного синглета К( 1)-Н протона I слабом поле, локализация электронной плотности вблизи ядра С-2 и делокализация у С-6). Устойчивую лактамную форму бензокраун-пуринов в кристаллическом состоянш подтвердили данные ИК-спектров. УФ-спектры с использованием метода модельньп соединений на закрепленной таутомерной форме 1ХУ1 позволили установит! преобладающую лактимную форму бензокраун-пуринов в протонно-донорньи растворителях (вода : этанол, 1:1) в интервале рН 7 - 11.6. Схема фрагменташи бензокраун-гипоксантинов, подтвержденная методом метастабильной дефокусировю (схема 13), показала отсутствие в масс-спектрах пиков ионов, характеризующих первичны! процессы распада пуриновой части, которые могли бы определить структурные фрагментъ отдельных таутомеров в газовой фазе, т.е. установлены особенности фрагментацш

бензокраунилгипоксантинов, поскольку введение макрокольца коренным образом изменяет характер распада молекул под действием электронного удара, присущий гипоксантину и его 9-фенилпроизводному.

4.2. Рассчет электростатических характеристик атомов и связей 9(4'-бензо-12-краун-4-ил)гипоксаптипа и его имидазольного предшественника. Оценка зарядов, жесткости связей и электроотрицательностей бензокраун-пурин-6-она XLV и его имидазольного аналога XLTV сделана по методу W.Jolly и W.Perry с применением программы ELSA. Результаты расчетов электрофильности и радикальности атомов соответствуют экспериментально установленным направлениям реакций нуклеофильного и радикального замещения. Для реакций электрофилыюго замещения соответствие расчетных и экспериментальных данных отмечено только для I стадии реакции диазотирования 1 -бензокраун-Л/С4. Поскольку в расчетах рассматривается реакционная способность изолированной молекулы в газовой фазе, в среде протонно-донорных растворителей молекула подвергается воздействию сольватационных эффектов различной природы, как учитываемых при расчетах (н-р, образование катиона имидазолия в кислой среде), так и неучтенных, что является причиной обращения порядка нуклеофильных центров.

Глава 5. Вероятные области практического использования краупсодержащнх пуринов, их гетероаналогов и модельных дипитроаннлинов.

Определение противовирусной активности синтезированных соединений проводили относительно вируса гриппа А2 Victoria на развивающихся 10-дневных куриных эмбрионах при профилактическом введении в сравнении с ремантадином. Острую токсичность (LD;o) определяли по методике Бернса-Прозоровского на неинбредных белых мышах при внутри-брюшинном введении. Краунсодержащие пурины X, XIII, XIV, XVIII и их гетероаналоги LXIV, LXV обладают противовирусной активностью, оцениваемой i/j=50-100%, в дозах 50200 мг/кг при LDso = 200-430 мг/кг. Краун(гетарил)-динитроанилины LXXXI- LXXXV (LXXXVIII, JКС, XCI, XCIV) в дозах 50 (100-300) мг/кг показали 67-84 (100)% при LDS0 >1000-1800 (150-1850) мг/кг. Полученные данные свидетельствуют о перспективности поиска потенциальных противовирусных средств среди соединений вышеуказанных групп. Высокая эффективность краун-1,2,5-тиадиазоло[Д-<-(/]пиридазинов LXIX, 1ХХ(И3 = 100%) сочетается с чрезвычайной токсичностью (Ю;е - 40 мг/кг), что указывает на их бесперспективность в данном аспекте.

Противомикробную активность синтезированных соединений оценивали по их минимальным концентрациям, подавляющим рост микроорганизмов (МПК) относительно культур Bacillus subtilis, Planococcus citreus, Streptococcus faecalis, Staphylococcus aureus P-209, Sarcina flora, Esherichia coli M-17, Pseudomonas aeruginosa. Micrococcus lisodeiticus в сравнении с исходными краун-эфирами и пуринами. В качестве эталонов использовали фурацилин и хлортетрациклин. Введение диазакраунэфирного фрагмента снижает величину МПК

ксантинов по некоторым тест-культурам, а относительно кокковых культур для краун-пуринов XXIV, XXV (МПК=27> мкг/мл) и XVIII (МПК=\\А мкг/мл) достигается уровень эталонов. Краун-динитроанилины 1ХХХ, ЬХХХГУ-1ХХХУ1 подавляют рост микроорганизмов при МПК = 80-170 мкг/мл. Производные 15-К-5 (ХХХУ1-ХХХУП1) и бензокраун-эфиров (ХЬУб, XIVIII, ¿V, 1ХХ11, 1ХХ1Х) проявляют среднюю активность и даже толерантны, наиболее эффективными среди них оказались краун-аденин XXXVIII (94 мкг/мл) и бензокраунилпурин-6-тион Ы1 (116 мкг/мл). МПК гстарилдинитроанклинов 1ХХХУ1П, ХС, ХС1 одного порядка с МПК эталонов и даже ниже. Перспективность новых соединений можно оценить с учетом данных выше величин их Ы>я в сравнении с высокотоксичными фурацилином и хлортетраииклином, негативность побочных эффектов которых общеизвестна.

Комплексообразование модельных диазакраун-динитроанилинов: предлагаемое в качестве мембраноактивного вещества соединение 1ХХХ1У повышает степень извлечения ланта-нидов до 99.9% с чистотой 810"4%; опробованное в составе жидкой мембраны ионо-селективного электрода соединение 1ХХХ111 позволяет проводить измерение конентраций в диапазоне 3106 - 0.5М и в широком интервале рН 1-10 с коэффициентом селективности I.

Выводы.

1. На основе галогензамешенных пуринов и родственных систем имидазо[4,5-с(]- и 1,2,5-тиадиазоло[5,4-</]пиридазика, галогеналкил-, эпоксиалкил-, 3,у-дигидроксипропилпури-нов, 4-аминобензокраун-эфиров и оксазолино[2,5-/)ксантина разработаны удобные методы синтеза краунсодержащих пуринов и их гетсроаналогов, включающих в качестве макрофрагмента алифатические, диазакраун- и бензокраун-эфиры в различных положениях (6-, 7-, 8- и 9-) пуринового бицикла.

2. Введение бензокраунэфирного заместителя в молекулу пурина приводит к существенным изменениям химических свойств: электрофильное замещения в 9(4'-бензокраунил)-пуринах протекает не по пуриновой части молекулы, а по фениленовому ядру.

3. Реакция 5-амино-1-бензокраунилимидазол-4-карбоксамидов с НЫС>2 протекает аномально с образованием производных бензокраун-эфиров с аннелированным по фениленовому ядру фрагментом имидазо[5,/-с]-1,2,4-триазина, а не ожидаемых имидазо[</,5-^]-1,2,3-триазинов.

4. По результатам биологических испытаний определена вероятная область практического использования некоторых из синтезированных соединений, как потенциальных противовирусных и противомикробных агентов, обладающих высокой активностью и низкой токсичностью.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Иванов Э.И., Федорова Г.В. Новые производные 2,4- и 2,6-динитроанилинов// Укр. хим. ж. - 1986. - Т. 52. - №11. - С. 1215-1217.

2. Синтез и противовирусная активность краунсодержаших пуринов / Э.И.Иванов, Г.В.Федорова, О.Г.Ясинская и ф.//Хим.-фармац. ж. - 1992. - №9. - С. 66-68.

3. Новая реакция бензокраунзаиешенных 5-аминоимидазол-4-карбоксамидов, приводящая к конденсированным тетрациклическим системам/Г.В.Федорова, Ю.Е.Шапиро, Э.И.Иванов и ф.//Химия гетероцикл. соединен. - 1993. - №10. - С. 1349-1352.

4. Синтез и противовирусная активность производных имидазо[4,5-</)пиридазина и его тиоаналога/Э. ff .Иванов, Г.В.Федорова, О.Г.Ясинская и др.//Ф армация. - 1994.- №3 - С. 4851.

5. Новый подход к синтезу краунсодержаших пуринов - макроциклических аналогов природных нуклеозидов / Г.В.Федорова, Э.И.Иванов, А.В.Лобач и др. // Ж. орган, химии. -1994. - Т. 30, вып. 3. - С. 431-434.

6. Синтез и противомикробная активность краунсодержаших пуринов/Г.В.Федорова, Л.А. Конуп, Э.И.Иванов и ф.//Хмм.-фармац. ж. - 1995. - №4. - С. 44-46.

7. Лактам-лактимная таутомерия в бешокраунсодержащих пуринах/Г.В.Федорова, Ю.Е.Шапиро, А.В.Мазепа и др.//Ж. обш. химии. - 1996. - Т. 66, вып. 5. - С. 819-823.

8. Федорова Г.В., Иванов Э.И. Некоторые реакции бензокраунзамещенных пуринов//Ж. орган, химии. - 1996. - Т. 32, вып. 11. - С. 1559-1562.

9. A.c. 1324438 СССР, МКИ4 G0I N27/30. Состав мембраны ионоселекгивного электрода для определения активности ионов NН<|+ /В.И.Голубев, Н.Р.Симония, A.M. Хуторной, П.А.Журенко, Э.И.Иванов, Г.В.Федорова//Не подлежит публикации.

10. A.c. 1383810 СССР, МКИ4 С22 В59/00. Способ извлечения редкоземельных металлов из водных растворов/В.Н.Голубев, А.М.Хуторной, Э.И.Иванов, Г.В.Федорова и др.// Не подлежит публикации.

11. A.c. 1555326 СССР, МКИ5 С07 Д233/66. Способ получения 1-метилимидазол-дикарбоксамида / Э.И.Иванов, Г.В.Федорова // Открытия. Изобретения. - 1990. - №13. - С. 120.

12. A.c. 1643537 СССР, МКИ5 С07 Д233/66, А61 К31/415. Способ получения дигидразида имидазол-4,5-дихарбоновой кислоты/Э.И.Иванов, Г.В.Федорова //Там же. - 1991. - №15. -С. 79.

13. A.c. 1745724 СССР, МКИ5 С07 Д285/10, А61 К31/41. 3-Этоксикарбонил-4-(УУ, А'-ди-бензиламино)карбонил-1,2,5-тиадиазол, обладающий противовирусной активностью относительно вируса гриппа А2 Victoria при профилактическом введении/ Г.В.Федорова, Э.И.Иванов, Н.Я. Головенко и ф.//Там же. - 1992. - №25. - С. 86.

14. А.с. 1759840 СССР, МКИ5 С07 Д413/14, А61 К31/415. //-[4(1-бензил-7-хлоримидазо-[•/,5-с7]пиридазинил)}диаза-18-краун-6, обладающий противовирусной активностью/ О.Г.Ясинская, Э.И. Иванов, Г.В.Федорова и др./Дам же. - 1992. - №33. - С. 84.

15. А.с. 1824399 СССР, МКИ5 С07 Д233/70, A6l К31/415. Этиловый эфир 5(4)-2-окси-4(5)-гидразидокарбонилимидазолилуксусной кислоты, обладающий противовирусным действием в отношении вируса гриппа Ai Vicloria/Э.И.Иванов, О.Г. Ясинская, Г.В.Федорова и др.//Тш же. - 1993. - №24. - С. 56.

16. Пат. 2055580 РФ, МКИ4 A6l К31/06. Средство для защиты организма в эксперименте от заражения вирусом гриппа Аг Victoria/Г.В.Федорова, Э.И.Иванов, О.Г.Ясинская и ¿^.//Изобретения. - 1996. - №7. - С. 94.

17. The synthesis of novel derivatives of DA-18-K-6 - the potential complexing and antimicrobial agents/ <7. V. Fedorova, E.I. Ivanov, LA. Копир et al/fXbe. 5-th International Seminar of Inclusion Compounds, Odessa, June 27 - July 1, 1994: Abstracts. - Gdansk, 1994. - P. 34.

18. The new macrocyciic analogues of the natural nucleosides/G. V. Fedorova, A.V. Lobach., O.N. Leus et al//Ibid. - P. 35.

19. Федорова Г.В., Тванов ЕЛ. Hobi noxiam бензокраун-пуришв//ХУН Украшська конференция з oprani'ihov xiMii, Харыв, жовтень, 1995: Тези доповщей. - Частила i. - Харшв, 1995. - С. 371.

Аннотации.

Федорова Г. В. Синтез та властивосп кряуявмкннх пуринт та гетероапалопв.

Дисертацм на зяобуття паукового ступеня кандидата хШчнюс наук по специально«! 02.00.10. - 6ioopraHi4>ra xiMii, xiMia природних та ф1з1олопчно активних речовин, Ф1зико-х1м1чний шсппуг lm. О.В. Богатського НАН УкраТни, Одеса, 1996.

Захикаеться 15 наукових праць, 7 Авторських свшоцтв СРСР та Патент PociJ, яю М1стять результата дослшжень по розробщ метод!В одержання новкх похшних пуришв i модельних сполук на ocuoBi Ix гетероаналопв - iMiaa3o[4,5-d\- та 1,2,5-'паД1азоло[3,4-d\-шрилазину, а також дингтроаншшу, шо М1стять макроциюйчний фрагмент. Вивчеш ф1зико-Х1М1ЧН1 властивосп та перетворення краун-пуришв, виявлет Тх особливосп. За результатами скриншгу на против!русну активН1сть вшиосно Bipycy грипу Aj Victoria, протимжробну акшвшсть вшносно pi3noManinmx тест-культур i оишки LDso визначена можлива область практичного використання синтезованих сполук, як пропта'русних та протимжробних агештв, яю маютъ низьку токсичшсть та високу актившстъ.

Fedarova G.V. The synthesis and properties of crowncontaining purines and their heteroanalogues.

Thesis is presented for the candidate's degree of the chemical sciences by the speciality 02.00.10. - bioorganic chemistry, chemistry of natural and physiologically active substances, A.V. Bogatsky Physico-Chemical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Odessa, 1996.

15 scientific publications, 7 USSR Author's Certificates and Patent of Russia presenting investigations of synthesis methods of new purine derivatives and model compounds as their heteroanalogues - imidazo[4,5-i/]- and l,2,5-thiadiazolo[J,4-rf]pyridazmes and also dinitroanilines containing macrocyclic fragment are defended. The physico-chemical properties and transformations of crcwn-purines are studied. The results of screening of antiviral activity to A2 Victoria virus, antimicrobial activity to different cultures and determination of LDsa assesed possible sphere of practical use of synthesized compounds as antiviral and antimicrobial agents possesing high activity and low toxicity.

Ключевые слова: пурин, нуклеозид, имилазо[4,5-*/К 1,2,5-таадиазоло[^,^-^]гшридазин, гетероаналог, бензо-, (ди)азакраун-эфир, противовирусная и противомикробиая активность, макроцикл.

Подп. к печ. 15.11.96. Формат 80 х 64 1/16

Бумага финская Заказ 294 Тираж 50

Производственно-полиграфический отдел ОЦНТЭИ Украина, 270026, Одесса, Ришельевская, 28.