На правах рукописи

Алексеенко Анна Леонидовна

Синтез производных

-(азол-1-ил)алкановых кислот

и изучение их биологической активности

02.00.03.-Органическая химия.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

.

Москва 2007

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева на кафедре химии и технологии органического синтеза НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат химических наук Попков Сергей Владимирович ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: с. н. с., доктор химических наук Жунь Владимир Иванович с. н. с., кандидат химических наук Дутов Михаил Дмитриевич ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Защита состоится «25» мая 2007 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.204.04 по присуждению ученой степени кандидата химических наук в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева по адресу:

125047, Москва, А-47, Миусская пл., д. 9.

С диссертацией можно ознакомится в Научно-информационном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат разослан «_»_2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета к.х.н. Кухаренко А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Разработка и создание новых лекарственных препаратов является важной совместной задачей органической химии и фармакологии. Ежегодно химики синтезируют, выделяют и характеризуют до тысяч новых веществ, многие из которых проходят первичные испытания на выявление той или иной биологической активности (скрининг). Основными подходами, используемыми при создании новых синтетических лекарственных веществ, являются: принцип химического модифицирования структуры природных веществ, введения фармакофорной группы, молекулярного моделирования, машинного скрининга, стратегия пролекарств, концепция антиметаболитов и методология комбинаторной химии. С 70-тых годов прошлого века пристальное внимание исследователей привлекают -азолилалкановые кислоты, которые характеризуются умеренной токсичностью и, вследствие этого, перспективны для дизайна лекарств. Известно, что сами по себе многие -азолилалкановые кислоты обладают высокой биологической активностью, например, 8-(имидазол-1-ил)октановая кислота проявляет антиагрегационные свойства, 4-(имидазол-1-ил)бутановая кислота является агонистом ГАМК, а 3-(бензимидазол-2-ил)пропионовая кислота - эстимулоцел проявляет высокую иммуномодулирующую активность.

Важное место среди антиагрегантов, препаратов предупреждающих развитие тяжелых сердечно-сосудистых осложнений, снимающих бронхоспазм, занимают производные азолов, в первую очередь имидазола, являющиеся ингибиторами тромбоксансинтазы. В частности, высокоселективными ингибиторами тромбоксансинтазы являются препараты озагрел и дазоксибен.

Учитывая, что применение многих известных гемостазиотропных средств сопровождается рядом нежелательных побочных эффектов, а количество препаратов весьма ограничено, дальнейший поиск фармакологически активных производных в ряду -азолилалкановых кислот с применением современных принципов медицинской химии является актуальной задачей.

С целью повышения продуктивности сельского хозяйства в условиях фитосанитарного оздоровления агроэкосистем возникает задача по созданию и применению биорациональных химических средств защиты растений в рамках интегрированной защиты сельскохозяйственных культур. Важное значение имеет разработка фунгицидных препаратов, применение которых позволяет, как снизить потери урожая из-за болезней растений, так и уменьшить загрязнение продуктов микотоксинами. Поиск новых соединений с системной фунгицидной активностью в ряду 1-замещенных азолов является актуальным.

Цель работы. Разработка эффективных методов получения -азолилалкановых кислот и поиск на их основе новых биологически активных производных:

-(азолил)-N-фенилалкиламидов, -(азол-1-ил)ацетгидразонов, N-(-азолилацилпроизводных)--аминокислот (пептидомиметиков), а также их ближайших изостерных аналогов (O-[-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов и O-[-(азолил)алкил]-N-фенилтиокарбаматов), обладающих антиагрегационной, фунгицидной и рострегуляторной активностью.

Научная новизна и практическая ценность работы. Для синтеза исходных -(азол-1-ил)алкановых кислот проведена оптимизация условий получения сложных эфиров -(азол-1-ил)алкановых кислот и их гидролиза до целевых кислот.

Разработаны общие методы синтеза и получены широкие ряды ранее неизвестных:

• -(азол-1-ил)-N-фенилалканамидов;

• -(азол-1-ил)ацетгидразонов;

• N-(-азолилацилпроизводных)--аминокислот;

• (O-[-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов;

• (O-[-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилтиокарбаматов.

Квантово-химические расчеты соединений с полной оптимизацией геометрии молекул полуэмперическим методом АМ 1 в пакете «HyperChem 6.03» позволили выявить структуры, моделирующие простагландин PGH2, с необходимой дистанцией между фармакофорными фрагментами.

Изучение биологической активности (in vitro и in vivo) представительного ряда полученных соединений показало перспективность применения производных -азолилалкановых кислот в качестве антиагрегационных, фунгицидных и рострегуляторных препаратов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано: 1 статья, 4 статьи в сборниках трудов, 4 тезисов в сборниках докладов научных конференций и одна заявка на патент.

Апробация работы. По материалам диссертации представлено 2 доклада на научных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 197 страницах и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и приложения. Список цитируемой литературы состоит из 220 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Получение сложных эфиров -азолилалкановых кислот Для синтеза целевых -(азол-1-ил)алкановых кислот, а также их производных взаимодействием эфиров -галогеналкановых кислот с азолами получен ряд эфиров -(азол-1-ил)алкановых кислот (схема 1.), варьированием растворителей, оснований, температуры и времени взаимодействия (таблица 1.) оптимизированы условия их получения.

для соединений 1 Z=N, Y=CH; 2 Z=Y=CH; 3, 4, Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-C-; R1=CH2Ph, для остальных соединений R1=H; 1, 2 R4=CH3, C2H5; 3, 4 R4=C2H * - здесь и далее Trz – 1,2,4-триазолильная, Im – имидазолильная, Bzim – бензимидазолильная, BnBzim – 2-бензилбензимидазолильная группы.

Установлено, что при взаимодействии производных 1,2,4-триазола с эфирами -галогенуксусных кислот образуются как продукт замещения по N1-, так и по N4-атомам гетероцикла, при перегонке в вакууме продукт 4-алкилирования переходит в более термодинамически устойчивый эфир (1,2,4-триазол-1-ил)уксусной кислоты (1). Выход триазольных производных выше, чем у имидазолсодержащих из-за возможной кватернизации.

Оптимальным способом синтеза эфиров (1,2,4-триазол-1-ил)- и (имидазолил)уксусных кислот (выход 71% и 55% соответственно) является алкилирование соответствующего азола этилхлорацетатом в ацетонитриле в присутствии карбоната калия. Выход (бензимидазол-1-ил)ацетата выше (69%) при взаимодействии в диметилформамиде при 90С (по Кочергину П.М., 1993).

Эфиры 3-(азол-1-ил)пропановых кислот получены по Михаэлю взаимодействием имидазола и 1,2,4-триазола с этилакрилатом в спирте, при использовании 2% мольных катализаторов: алкоголята натрия, 1,4-диазобицикло[2,2,2]октана (ДАБКО) и 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ена (ДБУ) (схема 2).

для соединений 49 Z=N, Y=CH; 50 Z=Y=CH; 51 Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-CЗамена катализатора этилата натрия на ДАБКО позволила повысить выход (49) с 55 до 83% (время взаимодействия 3 часа), при этом количество образующегося 4-изомера резко снизилось (согласно 1Н ЯМР-спектроскопии). 3-(Имидазолил)пропаноат (50) и 3-(безнимидазол-1-ил)пропаноат (51) получали аналогично в этаноле в присутствии этилата натрия с выходами 51% и 47%, соответственно; при катализе ДБУ выход (50) увеличился до 77%.

При взаимодействии 1,2,4-триазола с этил-4-бромбутаноатом в присутствии карбоната калия (схема 3.) образуется продукт как 1- так и 4-замещения в соотношении 10:1 (согласно 1H ЯМР-спектроскопии). При перегонке в вакууме выделен лишь продукт (58) вследствие изомеризации продукта 4-алкилирования (59) в более термодинамически устойчивый 1-изомер (58).

Квантово-химический расчет методом ab initio в базисе RHF/6-31G* изомерных этилтриазолилбутаноатов (58) и (59) показал большую стабильность (на 25, кДж/моль) 4-(1,2,4-триазол-1-ил)бутаноата по сравнению с 4-(1,2,4-триазолил)бутаноатом. Эфир (59) выделен из смеси методом колоночной хроматографии.

гидролизом соответствующих сложных эфиров (схема 4.).

метод: А: 1) 6М HCl/H2O, t; 2) NaOAc*3H2O; B: H2O, ImH, t; С: 1) 15% H2SO4, t; 2) Ba(OH)2*8H2O для 1-8 n=1; 49-54 n=2; 58-61 n=3; 1, 5, 49, 52, 58, 60 Z=N, Y=CH; 2, 6, 50, 53 Z=Y=CH; 59, Z=CH, Y=N; 3, 4, 7, 8, 51, 54 Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-C-; 4, 8 R1=CH2Ph, для остальных R1=H По методу А получены триазолилсодержащие кислоты (5) и (52) с выходом и 80% и бензимидазолсодержащая кислота (8) – (61%), а по методу С - кислота (54) с выходом 52%. Предложен новый способ гидролиза сложных эфиров -(азолил)алкановых кислот при катализе имидазолом (В). Таким образом получены 2-(имидазол-1-ил)- (6) и 2-(бензимидазол-1-ил)уксусная кислота (7) с выходами 74 и 62% соответственно, 3-(имидазол-1-ил)пропановая кислота (53) с выходом (74%).

для соединений 62-64 n=3; 71-73 n=4; 76 n=5; 62, 71, 76 Z=CH, Y=CH; 63, 64, 72, Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-C-; 64, 73 R1=CH2Ph, для остальных соединений R1=H -Азолилбутановые и пентановые кислоты получают раскрытием лактонов азолатами натрия (схема 5). В отсутствии растворителя при 120С получена 4-(имидазол-1-ил)бутановая кислота (62) с выходом 50%, в кипящем ксилоле удалось увеличить выход (62) до 67%. 4-(Бензимидазол-1-ил-) и 4-(2-бензилбензимидазолил)бутановые кислоты (63) и (64) получены взаимодействием натриевых солей азолов с -бутиролактоном в отсутствии растворителя при 180С с выходами 52 и 42% соответственно. При алкилировании натриевой соли 1,2,4-триазола -бутиролактоном c выходом 89% образуется смесь 4-(1,2,4-триазол-1-ил)бутановой (60) и 4-(1,2,4-триазол-4-ил)бутановой кислот (61) (93:7, согласно данным 1H ЯМР).

Индивидуальные триазолсодержащие кислоты (60) и (61) получены классическим методом в две стадии с выходами 89 и 55% соответственно (схема 4.).

При получении 5-(азол-1-ил)пентановых кислот (71, 72, 73) аналогичным образом взаимодействием азолатов натрия с -валеролактоном в отсутствии растворителя при 200С выход достигает 61, 79 и 82% соответственно и оказывается выше по сравнению с бутановыми кислотами.

При алкилировании имидазолата натрия -капролактоном возрастает содержание продукта N-ацилирования. При этом наряду с 6-(имидазолил)гексановой кислотой (76) (9%) получена 6-гидроксигексановая кислота (75) с выходом 79%.

Разработанная эффективная схема синтеза -азолилбутановых кислот, обоснованна с помощью квантово-химических расчетов с полной оптимизацией геометрии молекул методом ab initio в базисе RHF/6-31G*. Расчеты показали, что при взаимодействии -бутиролактона с азолатами в результате термодинамического контроля образуются продукты алкилирования азолов. При этом значительный энергетический выигрыш в случае алкилирования, по сравнению с ацилированием анионов имидазола, 1,2,4-триазола и бензимидазола, составляет (Etotal) -212, -234 и -115 кДж/моль соответственно.

В ИК-спектрах полученных -азолилбутановых кислот (62-64, 71-73, 76) полоса поглощения карбонильной группы наблюдается при 1680-1712 см-1, гидроксильной при 3390-3410 см-1. В 1Н ЯМР-спектрах метиленовая группа азолилуксусных кислот наблюдается в диапазоне 4.91-5.28 м.д. в виде синглета. У -азолилалкановых кислот метиленовая группа, связанная с атомом азота, наблюдается в диапазоне 4.37-4. м.д. (для пропионовых кислот) и около 4.03 м.д. (для бутановых кислот); метиленовая группа соседняя с карбонильной проявляется в виде триплета (J=6.7 Гц) в диапазоне 2.81-2.91 м.д. (для пропионовых кислот), 2.30-2.33 м.д. (для бутановых кислот), 2.16-2.24 м.д. (для пентановых кислот). Таким образом, при переходе к более высоким гомологам сигналы метиленовых групп в 1Н ЯМР-спектрах смещаются в более сильное поле.

3. Получение гидразидов -(азол-1-ил)алкановых кислот Ацилированием гидразингидрата эфирами 1, 2 49 в этаноле (схема 6.) получены гидразиды (1,2,4-триазол-1-ил)уксусной кислоты (23) (66%) и (имидазолил)уксусной кислоты (24).

N(2)-Фенил-2-(1,2,4-триазол-1-ил)ацетгидразиды (22) получают взаимодействием этил-(1,2,4-триазол-1-ил)ацетата с фенилгидразинами при катализе метилатом натрия с выходами 30-45%.

для соединений 1, 22, 23 Z = N; 2, 24 Z = CH; R2= H (а), 3-CF3 (ае) Данные 1Н ЯМР-спектроскопии N-фенилацетгидразидов (22а, ае) показали, что оба соединения являются смесью продуктов с трансоидной- (Z) и цисоиднойконформацией (E) с преобладанием трансоидной в соотношении 5:1 (22а) и 8:1 (22ае).

Сигналы метиленовой группы, связанной с азолом, наблюдаются в области 5.04-5. м.д. (Z) и 5.12-5.13 (E) в виде синглетов; сигналы N(2)H-группы – в области 7.87-7. м.д. (Z) и 7.96-8.07 м.д. (E), сигналы N(1)H-группы наблюдаются в области 9.53- 9. м.д. (E) и 10.10- 10.36 м.д. (Z). В ИК-спектрах наблюдаются характеристические полосы поглощения NH-связи около 3280 см-1, а для карбонильной группы в области 1660-1665 см-1.

Азолилацетгидразоны на основе ацетона, бензальдегидов, алканофенонов и дибензилкетонов получены взаимодействием соответствующих карбонильных соединений с азолилацетгидразидами в метаноле при катализе п-толуолсульфокислотой (п-ТСК) (схема 7.).

для соединений 23, 25, 31-34 Z = N; 24, 35, 36, 37 Z = CH; 26, 31, 35 R3=H, 27, 32, R3=CH3, 28, 33 R3=i-Pr, 30, 37 R3=C6H13; R2=H (а), 3,4,5-(CH3O)3 (м), 2,3-(OCH2O)- (н), 3-PhO (р), 2-HO (с), 3-CH3O-4-OH (т), 4-F (ц), 4-Cl (ш), 4-Br (щ), 2,4-Cl2 (ю), 2-CF3 (ад), 3-CF3 (ае), 3-NO2 (аи), 2-CH3O-3,5-Cl (ао) В случаях взаимодействия гидразидов с альдегидами реакция протекает быстро, зачастую без нагревания, почти с количественным выходом (31, 35) (72-98%).

С алканофенонами взаимодействие проводят при нагревании, используя в качестве катализатора п-ТСК, с выходом (32, 36) (25-91%). При увеличении алкильного фрагмента (33, 37) или при введении в орто-положение заместителей выход гидразонов уменьшается, требуется большее количество катализатора, возрастает время взаимодействия.

Исследование получения гидразонов из стерически затрудненных кетонов проводили на примере взаимодействия 2,4-дихлорацетофенона и триазолилацетгидразида (23) при катализе п-ТСК (5% мольных). Полная конверсия гидразида наступает через 20 часов и сопровождается образованием побочных продуктов (состав определен методом колоночной хроматографии). Наряду с целевым гидразоном (32ю) (66%) образуется продукт диспропорционирования – бис-(1,2,4-триазол-1-ил)ацетгидразид (20%) и азин 2,4-дихлорацетофенона (5%).

Наиболее устойчивый из возможных ацилгидразонный таутомер может быть реализован в виде восьми пространственных структур, обусловленных син/антиизомерией (E/Z) и заторможенным вращением вокруг связей N(1)-N(2) и N(1)-C(О).

С целью определения относительной устойчивости возможных изомеров и конформеров азолилацетгидразонов были произведены квантово-химические расчеты энергетических характеристик молекул (Etotal). Расчеты проводили методом ab initio в базисе RHF/STO-3G с полной оптимизацией геометрии молекул. Произведенные бензилиден)триазолилацетгидразида 31ш показали большую стабильность EZ' и EE' структур. Сопоставление вычисленных Etotal для 31ш позволяет заключить, что образование E-изомера более энергетически выгодно, чем Z-изомера, выигрыш в энергии составляет 36 кДж/моль. В то время, как разница в энергии между E'/Z'-конформерами повернутыми относительно N(1)-C(О) связи составляет всего лишь 1,26 кДж/моль. Гидразон 31ш присутствует в растворе в виде смеси конформеров, с преобладанием Z' (транс)-конформера (1Н-ЯМР спектроскопия).

Таким образом, как данные квантово-химических расчетов, так и данные 1Н ЯМР-спектроскопии показали, что гидразоны (31-37) получены в виде Е-изомера и в растворе ДМСО-d6 существуют в виде смеси E'- и Z'-конформеров, c преобладанием наименее стерически затрудненного Z-конформера (70-85%). Образованием смеси конформеров, а не изомеров по C=N(2) связи подтверждает наличие в 1Н ЯМР спектре гидразонов (34а, 34’а), полученных из симметричных дибензилкетона и ацетона, синглетов 5.10 и 5.35 м.д. азолилметиленовых групп в E'- и Z'-конформерах.

С целью поиска селективных ингибиторов тромбоксансинтазы среди анилидов ряда -азолилалкановых кислот были синтезированы двумя способами замещенные -(1H-азол-1-ил)-N-фенилалканамиды. По первому способу, согласно схеме взаимодействием -галогенацилгалогенидов с замещенными анилинами (9) или бензиламином (16) по реакции Шоттена-Баумана при температуре от 0 до 10°С получали -галогенациламиды (10, 11, 17), которыми алкилировали азолаты натрия в кипящем ацетонитриле с выходом целевых -(1H-азол-1-ил)-N-фенилалканамидов (12-15, 18, 19) от 27 до 98%.

для 12, 14, 18 Z=N; 13, 15, 19 Z=CH; 12-15 m=0, 18, 19 m=1; 11, 14, 15 R3=C2H5; R2=H (а), 4-iPr (и), 2,3-(OCH2O)- (н), 3,4-(OCH2CH2O)- (о), 4-BnO (п), 4- EtO2C (х), 4-Cl (ш), 4-Br (щ), 3,4-Cl2 (я), 3-CF3 (ае), 4-CF3 (аж), 4-NO2 (ак), 3-NO2-5-(4-FPhS) (ам), 2-(2-ClBz)-4-Br (ан).

При алкилировании 1,2,4-триазола образуются смеси продуктов 1- и 4-замещения в соотношении от 4:1 до 10:1 (по данным 1Н ЯМР-спектроскопии), которые удается успешно разделить методом «сухой флеш-» или колоночной хроматографии.

Получить таким способом ацетамид (13ан) не удалось, в то время как алкилирование в расплаве пятикратного избытка имидазола приводит к его образованию c 59% выходом.

По второму способу замещенные -(1H-азол-1-ил)-N-фенилалканамиды (12, 13, 18 - 20, 55, 65) получают также в две стадии. Сначала взаимодействием -азолилалкановых кислот (5-7, 52, 53, 62) с хлоридом фосфора (V), в диоксане или тетрагидрофуране при 20-40°С получают гидрохлориды хлорангидридов -(азолил)алкановых кислот, которыми затем ацилировали замещенные анилины (9) в ацетонитриле в присутствии триэтиламина при температуре 60°С (схема 9.).

для соединений 5, 12, 14, 18, 52 Z=N; 6, 13, 15, 19, 53, 62 Z=CH; 7 Z,Y=-C-CH=CH-CH=CHC-; 5-7, 12, 13, 18-20 n=1; 52, 53, 55, 55’ n=2; 62, 65 n=3; 12-15 m=0, 16, 18, 19 m=1; R2=H (а), 4-CH3O (л), 3- EtO2C (ф), 4- EtO2C (х), 4-Cl (ш), 4-Br (щ), 3,4-Cl2 (я), 3-CF3 (ае), 4-CF3 (аж), 3-NO2 (аи), 4-NO2 (ак).

При сравнении альтернативных способов получения азолилалкананилидов на примере 2-(1H-1,2,4-триазол-1-ил)-N-(4-хлорфенил)ацетамида (12ш) показано преимущество первого способа: суммарный выход через промежуточный хлорацетанилид составил 51%, в то время как через хлорангидрид (1,2,4-триазолил)уксусной кислоты всего лишь 13%.

В 1Н ЯМР-спектрах -(1H-азол-1-ил)-N-фенилалкиламидов сигналы метиленовой группы, связанной с азотом гетероцикла наблюдаются в области 4.91-5.07 (Im), 5.06-5.20 (Trz) и 5.12-5.28 (Bzim) м.д. в виде синглета. В ИК–спектрах присутствует характеристическая полоса поглощения аминогруппы в области 3250-3350 см-1, полоса поглощения амид I - в области 1660-1710 см-1, а амид II наблюдается в области 1550-1570 см-1.

6. Получение N-азолилацилпроизводных -аминоалкановых кислот Для получения N-азолилацилпроизводных -аминоалкановых кислот первоначально был выбран способ, основанный на взаимодействии гидрохлоридов хлорангидридов азолилалкановых кислот с гидрохлоридами сложных эфиров аминокислот (схема 10.).

Взаимодействие в хлороформе в присутствии пиридина при 20°С в течение 24-96 часов протекает с выходом до 35%. В случае бензимидазольных производных выход выше (35%), нежели в случае имидазольных аналогов (24%).

для 38, 42, 67, 74’ k=1; 39 k=2; 40, 43, 45, 66, 69 k=3; 42, 43, 45, 46 n=1; 66, 67, 69 n=3; 74’ n=4; 66 Z=Y=CH; 43 Z=N, Y=CH; 42, 45, 46, 67, 69, 74’ Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-CПо второму способу N-азолилацилпроизводные -аминоалкановых кислот получали в две стадии через промежуточный имидазолид (схема 11).

Взаимодействием -азолилалкановых кислот с карбонилдиимидазолом в кипящем диоксане в течение 2 ч получают имидазолид, которым ацилируют гидрохлорид этилового эфира соответствующей аминокислоты в течение 24 ч при 25-40С.

для соединений 38, 41, 42, 67 k=1; 39, 46, 66’, 68 k=2; 40, 44, 45, 56, 57, 69, 74 k=3; 41, 42, 44-46 n=1; 56, 57 n=2; 66’-69 n=3; 74 n=4; 44, 57, 66’ Z=Y=CH; 41, 56 Z=N, Y=CH; 42, 45, 46, 67-69, 74 Z,Y=-C-CH=CH-CH=CH-C-.

Оптимальным методом получения N-(-азолилацилпроизводных)аминокислот является карбодиимидазольный, по которому выход целевых соединений возрастает, например, в случае (69) с 34 до 55%.

В 1Н ЯМР-спектрах метиленовые протоны азолилалканоильного фрагмента наблюдаются в тех же диапазонах, что и в анилидах (12, 13, 20). Метиленовые группы аминоалканового фрагмента наблюдаются в случае производных глицина в диапазоне 4.64-4.95 м.д. в виде синглета. Метиленовая группа высших гомологов, соседняя с карбоксильной, проявляется в виде триплета в диапазоне 3.25-3.49 м.д.; соседние с аминогруппой метиленовые протоны проявляются в виде квадруплета около 4.38 м.д..

В ИК–спектрах присутствует характеристическая полоса поглощения аминогруппы в области 3170-3296 см-1, сложноэфирной – в диапазоне 1708-1730 см-1, полоса поглощения амид I - в области 1636-1668 см-1, а амид II наблюдается в области 1532-1556 см-1.

7. Получение замещенных O-[-(1H-азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов и O-[-(1H-азол-1-ил)алкил]-N-фенилтиокарбаматов С целью получения карбаматов и тиокарбаматов с потенциальной фунгицидной и антиагрегационной активностью получен ряд -(азолил)алканолов (схема 14.).

Азолилметанолы 77-79 получали взаимодействием соответствующих азолов с параформом при катализе триэтиламином с высоким выходом (92-96%).

Азолилэтанолы 89, 90 получали либо взаимодействием азола с этиленкарбонатом (52-65%), либо взаимодействием с этиленоксидом в этаноле при катализе этилатом натрия (выход 89 - 63%).

Замещенные O-[-(1H-азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматы и тиокарбаматы (схема 14) получают взаимодействием (азол-1-ил)алканолов (77, 78, 89, 90) с замещенными фенилизоцианатами (80) и фенилтиоизоцианатами (86) в абсолютном ацетонитриле при 20-60°С (40-80°С тиокарбаматы) в присутствии триэтиламина в качестве катализатора в течение 0.5-2 ч с выходом карбаматов от 25 до 89%. При получении тиокарбаматов время взаимодействия возрастает (8-20 ч), а выход составляет от 24 до 77%.

для соединений 77-79, 81, 82, 84, 85, 87, 88 p=1; 89-92 p=2; 81, 82, 87, 88, 91-93 m=0; 84, m=1; 78, 82, 85, 88, 90, 92, 93 Z=Y=CH; 77, 81, 84, 87, 89, 91 Z=N, Y=CH; 79 Z,Y=-C-CH=CHCH=CH-C-; 81, 82, 84, 85, 91, 92 W=O 87, 88, 93 W=S; R2=H (а), 2-CH3 (б), ), 4-CH3 (г), 2,4- (CH3)2 (д), 2,6-(CH3)2 (е), 3,4-(CH3)2 (ж), 3-CH3O (к), 2-EtO2C (у), 4- EtO2C (х), 4-F (ц), 3-Cl (ч), 4-Cl (ш), 4-Br (щ), 3-Cl-4-F (э), 3,5-Cl2 (аа), 2-CH3-3-Cl (аб), 2-Cl-4-CH3 (ав), 3-Cl-4-CH (аг), 3-CF3 (ае), 2-NO2 (аз), 3-NO2 (аи), 4-NO2 (ак), 3-CH3S (ал).

В 1Н ЯМР-спектрах O-[-(1H-азол-1-ил)метил]-N-фенилкарбаматов (81, 82, 84, 85) сигналы метиленовой группы наблюдаются в виде синглетов в области 6.02-6. м.д., а в тиокарбаматах (87, 88) – в диапазоне 6.39-6.60 м.д.. Сигналы метиленовой группы, связанной с атомом кислорода в O-[-(1H-имидазол-1-ил)этил]-Nфенилкарбаматах наблюдаются в области 4.28-4.31 м.д. в виде дублета (J=4.7 Гц), а метиленовой группы, связанной с азотом гетероцикла - в области 4.35-4.37 м.д. в виде дублета (J=4.7 Гц). У тиокарбаматов (93) сигнал метиленовой группы, связанной с кислородом сдвинут в слабое поле до 4.69 м.д., в то время как метиленовая группа, связанная с гетероциклом, наблюдается почти там же около 4.29 м.д. в виде триплета (J=4.4 Гц). В случае триазолилэтилкарбаматов (91) из-за равных электроноакцепторных свойств азольного цикла и карбоксильного фрагмента все четыре протона этиленового мостика вырождаются в синглет в области 4.50-4.56 м.д.

В ИК–спектрах O-[-(1H-азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов присутствует характеристическая полоса поглощения аминогруппы в области 3190-3240 см-1, в области 1715-1730 см-1 наблюдается амид I полоса поглощения, а в области 1540- см-1 амид II полоса поглощения, полоса (C-O) связи наблюдается от 1215 до 1225 см-1.

В ИК–спектрах O-[-(1H-азол-1-ил)алкил]-N-фенилтиокарбаматов наблюдаются характеристические полосы поглощения NH-группы в области 3100-3180 см-1, амид II полоса в области 1270-1300 см-1, тиоамидной группы – в области 1150-1165 см-1.

Ряд -азолилацетамидов, -азолилацетгидразонов, О-[-азолилалкил]-Nфенилкарбаматов и О-[-азолилалкил]-N-фенилтиокарбаматов испытан на фунгицидную активность в лаборатории биологических испытаний кафедры ХТОС по известной методике. Испытания производились in vitro в концентрации 30 мг/г на шести грибах-патогенах: Sclerotinia sclerotiorum (S.s.), Fusarium oxysporum (F.o.), Fusarium maniliforme (F.m.), Rhizoctonia solani (R.s.), Bipolaris sorokiniana (B.s.) и Venturia inaequalis (V.i.).

Практически все азолилацетамиды показали умеренную активность по сравнению с эталоном – триадимефоном. Имидазольные производные () активнее эталона по отношению к R. solani, а самый липофильный -(имидазол-1-ил)-Nбром-2-(2-хлорбензоил)]ацетанилид (13ан) превосходит по фунгитоксичности эталон по воздействию на три гриба-патогена.

Из испытанных -азолилацетгидразонов наибольшую фунгицидную активность проявили N’-[1-(4-хлорфенил)гексилиден]-2-(1H-имидазол-1-ил)ацетгидразид (37ш) и N’-[(3-феноксифенил)бензилиден]-2-(1H-имидазол-1-ил)ацетгидразид (35р).

В то время как N-замещенных О-азолилалкил-фенилкарбаматы проявили умеренную фунгицидную активность, замещенные О-азолилалкилN-фенилтиокарбаматы продемонстрировали высокую фунгитоксичность по отношению ко всем грибам-патогенам. В наибольшей степени почти все тиокарбоматы подавляют рост таких фитопатогенов как R. solani, V. inaequalis и B.

sorokiniana.

О-(азол-1-ил)алкил-N-фенилтиокарбаматы * 5 мг/л; ** триадимефон – 3,3-диметил-1-(1,2,4-триазол-1-ил)-1-(4-хлорфенокси)бутанон- Активность имидазольных производных выше, чем у триазольных аналогов, N-фенилтиокарбаматы, содержащие электронодонорные заместители в кольце проявляли большую фунгитоксичность. Наиболее перспективными в качестве фунгицидных препаратов являются замещенные N-фенил-О-(имидазолил)метилтиокарбаматы, содержащие в фенильном кольце 2-метил-, 3-метокси-, 3-метилтио- и 4-этоксикарбонильную группы. При увеличении длины мостика между азолом и тиокарбаматным фрагментом активность несколько снижается.

Ряд соединений -азолилацетамидов (18а, 19а, 12п, 12х, 12ае) и бензимидазолилуксусная кислота (7) были испытаны на рострегуляторную активность на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии РГАУ – МСХА им К.А.

Тимирязева к.б.н. О.Ю. Мироновой. Испытания проводились на проростках огурца сорта «Конкурент» в течение 8 дней.

-Азолилацетамиды и бензимидазолилуксусная кислота проявляют ретардантные свойства. Только ретардантным действием во всем диапазоне концентраций обладают анилиды 12п, 12ае, для которых наряду с увеличением длины корня на 33-180% характерно уменьшение длины проростка на 26-79% по сравнению с контролем. Наиболее сильное воздействие на проращивание семян огурца оказали N-бензилазолилилацетамиды 18а и 19а. При более высоких концентрациях они демонстрируют ретардантные свойства, замедляя рост проростка и стимулируя корень, но при меньших концентрациях (0.01 мг/л) оказывают стимулирующее действие. Наиболее перспективный препарат триазолилацетамид 18а при самых низких концентрациях (0.01 мг/л или 5х10-8 М) стимулирует увеличение сырой и сухой массы проростков на 20%, рост корня - на 109%, а рост проростка - на 34% по сравнению с контролем. Возможно, соединение оказывает множественное воздействие: наряду с ингибирование биосинтеза гиббереллинов в Р- цитохромоксидазе, оно связывается с цитокининовым рецептором и стимулирует за счет этого прирост массы.

8.3. Испытания на антиагрегационную активность Соединения были испытаны к.м.н. В.Н. Журавлевым и Д.Д. Зыбиным под руководством д.м.н. проф. Е.Г. Лобановой на кафедре фармакологии лечебного факультета МГМСУ. Агрегацию тромбоцитов изучали методом светорассеяния по методу Борна.

Среди новых производных -азолилалкановых кислот выявлено семь соединений, а в ряду -азолилалкилкарбаматов – четыре соединения, проявляющих антиагригационную активность in vitro в условиях АДФ- (1х10-7 М) (таблица 4.) и коллаген-индуцированной (0,2 мг/л) агрегации тромбоцитов. Установлено, что наибольшей антиагрегационной активностью обладают соединения с расстоянием между фармакофорными фрагментами равным 10.82-11.14 нм (квантово-химический расчет методом АМ1).

Эффект -(1H-азол-1-ил)-N-фенилалкиламидов и O-[-(азол-1-ил)алкил]N-фенилкарбаматов в экспериментах in vitro проявлялся в диапазоне фармакологически приемлемых концентраций 10-5-10-7 М, при этом оптическая плотность плазмы снижалась до 18%. Исследуемые соединения, например, 65ф, 13х*, 12х*, 92ае* превосходили эталон дазоксибен при агрегации вызываемой АДФ во всем диапазоне концентраций.

Бутанамид (65ф) при внутривенном введении кроликам (in vivo) дозозависимо подавляет АДФ-индуцированную агрегацию тромбоцитов, причем антиагрегационный эффект превосходит по выраженности препарат сравнения – дазоксибен, и сохраняется дольше (до 15 часов). Это же соединение увеличивает значение АЧТВ в среднем в 1,8 раза через 5-7 часов.

Наиболее перспективными антиагрегационными препаратами из ряда исследованных соединений являются 4-(1H-имидазол-1-ил)N-(3-этоксикарбонилфенил)бутанамид (65ф) и O-[2-(1H-имидазол-1-ил)этил]N-(3-трифторметилфенил)карбамат (92ае).

Влияние -(азол-1-ил)алкананилидов, -[О-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов и дазоксибена не АДФ-индуцированную агрегацию тромбоцитов in vitro Соединение Падение оптической плотности плазмы, % Контроль Концентрация соединения-антиаггреганта, моль/л

М М М М М М М М

-[О-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматы * - обозначены гидрохлориды соответствующих соединений

ВЫВОДЫ

1. Разработаны оптимальные способы получения сложных эфиров -азолилалкановых кислот алкилированием азолов при варьировании растворителей, оснований и условий синтеза. Предложен модифицированный метод гидролиза эфиров -азолилалкановых кислот при катализе имидазолом, позволяющий с высоким выходом получать целевые кислоты.

2. Изучено взаимодействие солей имидазола, 1,2,4-триазола, бензимидазола и 2-бензилбензимидазола с лактонами. Получены с высоким выходом 4-азолилбутановые и 5-азолилпентановые кислоты. Квантово-химические расчеты ab initio показали преимущество региоселективного взаимодействия азолатов с -бутиролактоном, приводящего к продуктам N-алкилирования.

3. Исследовано взаимодействие гидразидов азолилуксусных кислот с альдегидами и кетонами. С помощью 1Н ЯМР-спектроскопии и квантово-химических расчетов установлено, что полученные Е-изомеры гидразонов в растворе существуют в виде смеси E'/Z'-конформеров с преобладанием Z'-конформера.

4. Изучено взаимодействие замещенных -хлорацетамидов с имидазолом и 1,2,4-триазолом. С целью получения биологически активных -азолилациланилидов опробованы две альтернативные схемы синтеза: показано преимущество двухстадийной схемы с первоначальным получением -галогенанилидов по Шоттену-Бауману, с последующим алкилированием ими азолатов. В результате двухстадийного синтеза синтезированы тридцать пять новых -азолилацетанилидов и два N-бензилазолилацетамида.

5. Исследовано получение эфиров N-(-азолилацилпроизводных) -аминокарбоновых кислот по двум альтернативным схемам: с использованием хлорангидридов и имидазолидов азолилалкановых кислот, показано преимущество карбонилдиимидазольного метода. Со средним выходом получено четырнадцать новых эфиров N-(-азолилацилпроизводных) -аминоалкановых кислот.

6. Исследовано взаимодействие азолилметанолов и азолилэтанолов с арилизоцианатами и арилизотиоцианатами, получены широкие ряды новых замещенных O-[-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов и O-[-(азол-1-ил)алкил]N-фенилтиокарбаматов.

7. Изучение биологических свойств полученных соединений показало, что они обладают разноплановой активностью:

а) в испытаниях на фунгицидную активность in vitro на шести грибах-патогенах обнаружено, что из синтезированных соединений наиболее высокой фунгитоксичностью, значительно выше эталона триадимефона, обладают O-[-(азолил)алкил]-N-фенилтиокарбаматы с электронодонорными заместителями, перспективные для создания фунгицидных препаратов. Проведена сравнительная оценка зависимости фунгицидной активности от строения соединений.

б) испытания на антиагрегационную активность -(азол-1-ил)алкананилидов и O-[-(азол-1-ил)алкил]-N-фенилкарбаматов, структурное подобие которых известным антиагрегантам обосновано методами компьютерного моделирования, показали, что они превосходят по активности эталон дазоксибен. По результатам испытаний как in vitro, так и in vivo выявлено, что 4-(имидазол-1-ил)-N-(3-этоксикарбонилфенил)бутанамид и O-[2-(имида-зол-1-ил)этил]-N-(3-трифторметилфенил)карбамат являются перспективными антиагрегационными препаратами.

в) испытания на рострегуляторную активность -азолилацетамидов показали, что они проявляют ретардантные свойства, а N-бензилазолилилацетамиды проявили выдающиеся ростостимулирующие свойства в наномолярных концентрациях.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Попков С.В. Разработка способа синтеза (азол-1-ил)уксусных кислот – ценных прекурсоров биологически активных веществ. / Попков С.В., Алексеенко А.Л. // Хим.

промышленность сегодня. – 2007. - №5. – С. 25-27.

2. Алексеенко А.Л. Альтернативные методы получения аналогов гистидина--(азолил)-аланинов./ Алексеенко А.Л., Попков С.В // Успехи в химии и хим. технологии, вып. XV, ч. 6, - М.: 2001, сс. 96-97.

3. Алексеенко А.Л. Синтез азолилацетанилидов с потенциальной фунгицидной и рострегуляторной активностью. / Алексеенко А.Л., Бурдейный М.Л., Попков С.В. // Успехи в химии и хим. Технологии: Сб. науч. тр., Том ХVI, вып.4, - М.: 2002, с. 120.

4. Алексеенко А.Л. Синтез и изучение антиагрегационной активности анилидов -азолилалканкарбоновых кислот. / Алексеенко А.Л., Попков С.В., Журавлев В.Н., Лобанова Е.Г. // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. тр., Том XVIII, №6 (46), М.: 2004, с.26-29.

5. Попков С.В. Новые производные имидазолилалкилкарбоновых кислот и имидазолилалканолов с антиагрегационной активностью. / Попков С.В., Алексеенко А.Л., Карачев Д.А., Лобанова Е.Г., Журавлев В.Н., Зыбин Д.Д. // Сборник «Актуальные проблемы медицины и биологии». Томск, Изд-во СибГМУ. - 2004.

-Том. 3, №2 –С.-284.

6. Лобанова Е.Г. Создание и экспериментальное изучение новых производных имидазолилалкилкарбоновых кислот и имидазолилалканолов с антиагрегационной активностью. / Лобанова Е.Г., Журавлев В.Н., Зыбин Д.Д., Попков С.В., Алексеенко А.Л. // Тезисы докл.XI Российский национальный конгресс «Человек и лекарство», М.: 2004, С.824.

7. Алексеенко А.Л. Новые производные азолилалкилкарбоновых кислот, азолилалкиламинов и азолилалканолов с антиагрегационной активностью. /, Алексеенко А.Л., Карачев Д.А., Попков С.В., Лобанова Е.Г., Журавлев В.Н. // Сб.

тезисов «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины»., III Конференция молодых ученых России с международным участием, М.: 2004, -С.345.

8. Журавлев В.Н. Создание и экспериментальное исследование новых азолилалкановых кислот и их производных с потенциальной антиагрегационной активностью. / Журавлев В.Н., Лобанова Е.Г., Попков С.В., Алексеенко А.Л. // Тез.

докл. XII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство», М.: 2005, С.753.

9. Зиновьев Н.Н. Моделирование зависимости структура – фунгицидная активность производных азолилуксусных кислот. / Зиновьев Н.Н., Котов А.В., Алексеенко А.Л., Попков С.В. // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. трудов т.XIX, №7 (55), М.: 2005, С. 28-30.

10. Заявка 2006133637 РФ Замещенные -азолилалкананилиды, способ их получения (варианты) и применение в качестве антиагрегантов. / Попков С.В, Алексеенко А.Л., Журавлев В.Н., Лобанова Е.Г. — Заявл. 21.09.2006.