«ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 5-АЦЕТИЛ-4-ГИДРОКСИ-2Н-1,3-ТИАЗИН-2,6-ДИОНА С N-НУКЛЕОФИЛАМИ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ ...»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ЮСКОВЕЦ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

5-АЦЕТИЛ-4-ГИДРОКСИ-2Н-1,3-ТИАЗИН-2,6-ДИОНА С

N-НУКЛЕОФИЛАМИ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ

15.00.02 – фармацевтическая химия, фармакогнозия Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: академик РАЕН, доктор химических наук, профессор Ивин Борис Александрович Санкт-Петербург

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Введение

2 Обзор литературы

2.1 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «3+3» и их биологическая активность………..……………………………………...….....………….. 2.2 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «4+2» и их биологическая активность……………...……………………………………...…............ 2.3 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «5+1» и их биологическая активность.……………………………………………………...……….. 2.4 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «6+0» и их биологическая активность.……………………………………………………………..... 3 Экспериментальная часть………………………………………….…………. 3.1 Синтез целевых соединений…..…………………………….................. 3.2 Фармакологическое изучение 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидроН-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Н-1,3-тиазин-2,6-ионов………….….… 3.2.1 Определение острой токсичности.………….………………….. 3.2.2 Оценка антимикробной и противогрибковой активности......... 3.2.3 Определение противосудорожной активности……….……..… 3.2.4 Определение анальгезирующей активности…………………... 3.3 Определение противоопухолевой активности 4-гидрокси-5N-(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона…......... 3.4 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона….…. 3.4.1 Установление подлинности…………………………..…...……. 3.4.2 Определение чистоты и посторонних примесей……………… 3.4.3 Количественное определение………………….…………….…. 4 Обсуждение результатов

4.1 Синтез и доказательство строения целевых соединений………......... 4.1.1 Новый одностадийный метод синтеза 5-ацил-4-гидроксиН-1,3-тиазин-2,6-дионов

4.1.2 Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенныхалкилурацилов…..……

4.1.3 Новый региоселективный метод синтеза производных 1-амино-6-метилурацила……..…...…

4.1.4 Новый метод синтеза 2-замещенных-5-метил-3-оксодигидро-1H-пиразол-4-карбоксамидов

4.1.5 Новый метод синтеза 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2H-1,3-тиазин-2,6дионов…………………………………………………………... 4.1.6 Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-a][1,5]бензодиазепин-1,3-дионов……….......... 4.1.7 Новый синтон………………………………………………...... 4.2 Биологическая активность 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидроН-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов…..………... 4.2.1 Острая токсичность…………………………………….....…… 4.2.2 Антимикробная и противогрибковая активность……….…… 4.2.3 Противосудорожная активность……………..…..….…..……. 4.2.4 Анальгезирующая активность……...…………………….…... 4.3 Противоопухолевая активность 4-гидрокси-5-[N-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона…………….……….. 5 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидроН-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона.…………………... 6 Выводы

7 Список литературы

8 Приложение………………………………………………………...……….. 1 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Среди огромного числа гетероциклических соединений особое место занимают азины, что обусловлено многими причинами практического и теоретического характера. Особого внимания заслуживают замещенные гидрокси(оксо)пиримидины и их производные в связи с участием многих из них в физиологических процессах протекающих в живых организмах. Среди них найдено большое число эффективных лекарственных средств и других практически важных веществ. Тиааналоги пиримидинов – 1,3-тиазины, изучены гораздо меньше. Наименее изученной группой остаются 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов. На сегодняшний день в литературе отсутствуют сведения о взаимодействии 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазиндиона с N-нуклеофилами. Ранее работами кафедры органической химии СПХФА было показано, что производные гидрокси(оксо)-тиазинов, как и гидроксипиримидинов, являются перспективным классом гетероциклов для создания эффективных биологически активных веществ. В частности, было установлено, что 2-арил-4-гидрокси-6Н-1,3-тиазин-6-оны представляют собой новую группу противоопухолевых агентов. Однако, о других производных 1,3-тиазинов почти нет данных, очевидно потому, что до сих пор не существуют достаточно простые и удобные методы синтеза этих перспективных соединений. В связи c этим поиск новых подходов к синтезу 1,3-тиазинов и изучение их химических свойств, представляется актуальной задачей.

Кроме того, 1,3-тиазины могут быть использованы в качестве исходных соединений для получения разнообразных ациклических и гетероциклических систем, синтез которых другими методами невозможен или многостадиен.

Таким образом, 5-ацилпроизводные 1,3-тиазинов представляют несомненный интерес как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств. Поэтому, все вышесказанное определяет необходимость проведения дальнейших исследований в этой области химии гетероциклических соединений.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состояла в разработке новых методов синтеза гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов, изучении их строения, физических и химических свойств, некоторых видов биологической активности, методов установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ. Задачи работы состояли в том чтобы:

1. Разработать неизвестные ранее методы синтеза потенциально биологически активных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов и пиримидинов.

2. Исследовать взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6диона с некоторыми N-нуклеофилами.

3. Доказать строение синтезированных соединений.

4. Изучить противосудорожную, анальгезирующую, антимикробную, противогрибковую и противоопухолевую активность некоторых из полученных соединений.

5. Разработать методы установления качества наиболее активных, из синтезированных БАВ.

Научная новизна. Впервые показано, что трехкомпонентная конденсация малоновой кислоты с роданидом калия и ангидридами карбоновых кислот является удобным способом построения тиазинового цикла. Открыта новая реакция трансформации тиазинового цикла 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3тиазин-2,6-дионов в пиримидиновый под действием первичных аминов, сопровождающаяся экструзией серокиси углерода и приводящая к 1-замешенным-6-алкилурацилам, в том числе, и к ациклическим аналогам нуклеозидов.

Впервые установлено, что:

а. Взаимодействие 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона с гидразинами или гидразидами кислот в диметилформамиде приводит к труднодоступным производным 1-амино-6-метилурацила;

б. Продуктами реакций 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона с монозамещенными гидразинами в пропан-1-оле являются 5-метил-3-оксозамещенные-2,3-дигидро-1H-пиразол-4-карбоксамиды;

в. 5-Ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион реагирует с 1,2-фенилендиамином и карбонильными соединениями, образуя 4-гидроксизамещенные-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2H-1,3-тиазин-2,6дионы;

г. При нагревании легкодоступных 5-(1-ацетил-2-замещенных-2,3дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-дионов в диметилформамиде с хорошими выходами образуются 7-ацетил-6-замещенные-6,7-дигидропиримидо[1,6-a][1,5]-бензодиазепин-1,3-дионы – производные не описанной ранее конденсированной гетероциклической системы.

д. 4-Гидрокси-5-[N-(2-гидроксифенил)этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6дион обладает выраженной противоопухолевой активностью.

Практическая значимость. Разработаны новые удобные методы препаративного синтеза производных гидрокси(оксо)-1,3-тиазинов, пиримидинов, пиразолов, 1,5-бензодиазепинов, и пиримидо[1,6-a][1,5]бензодиазепинов из легкодоступных предшественников, а именно: 5-ацил-4-гидрокси-2Нтиазин-2,6-дионов, 1-замешенных-6-алкилурацилов, производных 1-амино-6-метилурацила, 5-метил-3-оксо-2-замещенных-2,3-дигидро-1H-пиразолкарбоксамидов, 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2H-1,3-тиазин-2,6-дионов, 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-a][1,5] бензодиазепин-1,3-дионов.

Таким образом, решена проблема доступности соединений этих классов для дальнейших исследований в области поиска новых биологически активных веществ, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промышленности и других областях практической деятельности. Среди синтезированных соединений выявлены вещества с выраженным противоопухолевым действием, противосудорожной и анальгезирующей активностью. Целесообразно провести дальнейшие исследования противоопухолевой активности в ряду 4-гидрокси-5-[N-(замещенных)этанимидоил]-2Hтиазин-2,6-дионов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Новый метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов.

2. Новый метод синтеза 1-замещенных-6-алкилурацилов, в том числе производных 1-амино-6-метилурацила.

3. Новый метод синтеза 7-ацетил-6-замещенных-6,7-дигидропиримидо[1,6-a] [1,5]бензодиазепин-1,3-дионов.

4. Противосудорожная и анальгезирующая активность 4-гидрокси-5-[2-(4хлорфенил)-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3-тиазин-2,6диона.

5. Противоопухолевая активность 4-гидрокси-5-[N-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях и симпозиумах: 4-ом Международном симпозиуме по химии и применению фосфор-, сера- и кремнийорганических соединений «Петербургские встречи» (2002 г.); Молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии» (2004 г.), Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности» (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 статей в журналах входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук» и тезисы 6-и докладов на конференциях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, обсуждения результатов и выводов, содержит 43 таблицы и 68 рисунков. Библиография включает 126 ссылок.

2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Синтез и биологическая активность 1,3-тиазинов С тех пор как в 1943 г были открыты цефалоспорины, 1,3-тиазины считаются одними из самых важных шестичленных гетероциклов. Цефалоспорины в настоящее время превосходят по значимости пеницилины и составляют более 30% мирового рынка ан- O 1,3-тиазинов опубликованы в 1986 [15], 1990 [96], 1996 [98], 1997 [48, 95, 111], 1998 [100, 63], 1999 [64] и 2003 гг. [65, 66]. За прошедшее время в этой области были получены существенные результаты. Разработаны новые методы синтеза, подробно изучено строение и реакционная способность. Известно много работ, в результате которых были получены эффективные биологически активные вещества, исследованы пути метаболизма отдельных

C C C C C C C C C C

N C N C N C N C N C

Рисунок 2.1 – Классификация методов синтеза 1,3-тиазинов 1,3-тиазинов в живых организмах. Поэтому назрела необходимость суммирования этих сведений опубликованных в период с 2003 по 2007 гг.

Для удобства в данном обзоре методы синтеза 1,3-тиазинов традициионно классифицированы по числу атомов в исходных фрагментах, используемых для конструирования 1,3-тиазинового цикла (рис. 2.1).

2.1 Синтез 1.3-тиазинов по реакции типа «3+3»

Реакции этого типа можно отнести к наиболее распространенной группе синтеза 1,3-тиазинов. Эффектный метод синтеза 3,6-диарил-5-меркаптопергидро-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онов (3) (рис. 2.2) предложен в работе [122].

Соединения (3) образуются с выходами 48-90% при нагревании в микроволновой печи (480 W, 4-10 мин) смеси 2-метил-2-фенил-1,3-оксатиолан-5-она (1), ароматических альдегидов с разнообразными заместителями и арилтиокарбаминовых кислот (2).

Рисунок 2.2 – Синтез 5-меркапто-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онов (3) Исходный 2-метил-2-фенил-1,3-оксатиолан-5-он (1) легко получают с выходом 82% при нагревании (2 ч, 70 °С) ацетофенона и меркаптоуксусной кислоты в присутствии каталитических количеств LiBr (0.1 моля). Спектр ЯМР 1Н сырого продукта реакции – 1,3-тиазина (3) указывает на образование смеси двух диастереомеров в соотношении 96 : 4 ( syn J5,6= 5 Гц и anti J5,6= Гц). Подобная ситуация является характерной для реакций такого типа [46, 85, 45, 68, 110, 124]. Преобладающий изомер можно легко выделить в чистом виде после двух перекристаллизаций из этанола. Если реакцию проводить при нагревании на масляной бане, то эти два изомера образуются в совершенно ином соотношении ~ 55 : 45, время реакции при этом возрастает до 1-5 ч, а общий выход уменьшается до 40-54%.

Методологически идентичный подход к 5-ациламино-3,6-диарилпергидро-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онам (4) был разработан ранее [123] (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Синтез 5-ациламино-2-тиоксо-1,3-тиазин-4-онов (4) Смесь N-ацилглицина, ароматического альдегида, арилдитиокарбамата аммония и безводного ацетата натрия (по 10 мМ) в 3 мл уксусного ангидрида нагревали в микроволновой печи (480 W, 8-12 мин). Как и в предыдущем случае, реакция отличается высокой диастереоселективностью – соотношение sin:anti изомеров составляет 97 : 3, выход 80-92%.

Серия 5,6-дигидро-4Н-1,3-тиазинов была синтезирована [79] взаимодействием тиобензамида с,-ненасыщенными кетонами в CH2Cl2 в присутствии BF3·Et2O комнатной температуре (рис. 2.4). Установлено, что 5-гидрокси-3-фенил-4-аза-2-тиабицикло-[3.3.1]нон-3-ен (5), 4-гидрокси-4-метил-6пентил-2-фенил-5,6-дигидро-4H-1,3-тиазин (6), и 4-этил-4-гидрокси-2-фенилдигидро-4H-1,3-тиазин подавляют рост микобактерий туберкулеза Рисунок 2.4 – Синтез 5,6-дигидро-4Н-1,3-тиазинов Mycobacterium tuberculosis H37Rv (ATCC 27294) на 97, 77 и 76%, соответственно. MIC99 для самого активного соединения (5) составляет 6.25 мкг/мл.

Таким образом, 1,3-тиазины (5, 6) представляют собой новый перспективный класс противотуберкулезных агентов.

При взаимодействии кетона (7) с роданидом гидразина образуются 1-тиокарбамоилпиразолы (8) [103, 104]. Кипячение соединений (8) с этилбромацетатом в этилацетате (4 ч) приводит к пиразолил-1,3-тиазол-4-онам, выход 88-96% (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Синтез 2-пиразолил-1,3-тиазин-4-онов Попытка получить тиазинон (9), используя этил-3-бромпропионат в тех же условиях, не увенчалась успехом. Однако эту проблему удалось решить кипячением компонентов в хлорбензоле в течение ночи (выход 82%). Исследовалась активность полученных соединений, против возбудителей тропических инфекций – Trypanosoma cruzi, Trypanosoma b. rhodesiense, Leishmania donovani, and Plasmodium falciparum. 2-(3-Метил-5-фенил-4,5-дигидроH-пиразол-1-ил)-1,3-тиазин-4-он (9) оказался активным против Trypanosoma b. Rhodesiense – возбудителя сонной болезни.

Полизамещенные спиро-1,3-тиазины (11-14) были синтезированы из ацетилацетона или малонодинитрила (рис. 2.6). Ацетилацетон реагирует с фенилизотиацианатом в диоксане при 25 °С в присутствии твердого К2СО и тетрабутиламмоний бромида с образованием соответствующего кетенS,N-ацеталя (10). Если после двух часов перемешивания к реакционной смеси добавить цилкогексилиденмалононитрил, или более сложные илиденмалононитрилы, то через 4 ч. нагревания при 70 °С с выходом 73-91% образуются производные спиро-1,3-тиазинов (11-13) [99].

Соединения, полученные из ацетилацетона при кипячении в этаноле с малондинитрилом и пиперидином в качестве катализатора, подвергаются дальнейшей циклизации с образованием диспиро-1,3-тиазинов (14). Механизм последней реакции включает предварительное отщепление одной из ацетильных групп, аналогичная ситуация описана ранее в работах [70, 105].

Новый метод синтеза спиротиазинов (15, 16) предложен в работе [50] (рис. 2.7). Соединения (15, 16) были синтезированы из 2,6-диарил-4Н-тиопиран-4-она который, сначала взаимодействием с P2S5 в бензоле, переводили в соответствующий 4-тион. Последний при кипячении в этаноле (6 ч) с малондинитрилом в присутствии триэтиламина с выходом 80% дает замещенный илиденмалононитрил, который реагирует с тиомочевиной или тиосемикарбазидом при кипячении в этаноле (4 ч) в присутствии пиперидина, образуя спиро-1,3-тиазины (15) и (16) с выходами 66 и 73%. Соединения, описанные в работе того же автора [51], отличаются от спиротиазинов (15, 16) лишь наличием одного атома хлора в тиопирановом цикле.

Рисунок 2.7 – Синтез спиро-1,3-тиазинов (15-16) Компьютерный анализ показал, что 4-хлоранилид 5,6-дигидро-2-метилимино-3-метил-1,3-тиазин-4-он-6-карбоновой кислоты (17) может обладать противовоспалительной и антиостеопорозной активностью [11]. Было установлено, что он хорошо сорбируется на поверхности биосовместимого гидроксиаппатита, который может быть использован для изготовления остеоимплантантов. Тиазинон (17) был синтезирован в одну стадию при нагревании компонентов в уксусной кислоте (100 °С, 4 ч) (рис. 2.8).

Рисунок 2.8 – Синтез 4-хлоранилида 1,3-тиазин-6-карбоновой кислоты (17) Одностадийный метод синтеза потенциально биологически активных 2-арил-2,3-дигидро-4H-[1,3]тиазино[3,2-a]бензимидазол-4-онов (18) предложен в работе [6]. Соединения (18) образуются при кипячении 2-меркаптобензимидазола и замещенных 3-арилакрилоилхлоридов в смеси пиридина с бензолом (1:1) (2 ч, выход 60-80%) (рис. 2.9).

Рисунок 2.9 – Синтез тиазино[3,2-a]бензимидазол-4-онов (18) При взаимодействии 2-меркаптоимидазолина с циннамоилхлоридами в аналогичных условиях образуются соединения (19) (рис. 2.10). Однако при кипячении тех же компонентов в ацетоне, в течение 4 часов, все же удается получить ожидаемые 7-арил-2,3,6,7-тетрагидро-5H-имидазоло[2,1-b]-1,3-тиазин-5-оны (20) с выходом 47-54%.

Рисунок 2.10 – Реакция 2-меркаптоимидазолина с циннамоилхлоридами По сути, аналогичный подход был использован для синтеза 2-замещенных-5-арил-5,6-дигидро-7H-[1,2,4]триазоло[5,1-b][1,3]тиазин-7-онов (21) [5] Для завершения реакции достаточно одного часа кипячения в смеси бензол – пиридин, выход 50-94%. Триазолотиазины (21) перекристаллизовывают из уксусной кислоты (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 – Синтез триазоло[5,1-b][1,3]тиазин-7-онов (21) 4,5-Диарил-2-меркаптоимидазолы (22), образующиеся при сплавлении бензоинов с тиомочевиной при 200 °С [88] реагируют с 3-бромпропионовой кислотой в присутствии уксусного ангидрида и безводного ацетата натрия, образуя имидазоло[2,1-b][1,3]тиазин-5-оны (23) [101] (рис. 2.12).

Рисунок 2.12 – Синтез имидазоло[2,1-b][1,3]тиазин-5-онов (23) Тиазиновый цикл в соединениях (23) легко подвергается нуклеофильной атаке, например, при кипячении с ариламинами в этаноле в течение 2 ч образуются соединения (24). Последние проявляют выраженную фунгицидную активность в отношении грибов C. allbicans и A. niger, и кроме того, умеренную антимикробную активность по отношению к B. subtilis и S. aureus. Исходные имидазоло[2,1-b][1,3]тиазин-5-оны (23) имеют аналогичный спектр биологической активности.

Из 3-арил(алкил)замещенных-1,2,4-триазол-5-тионов (25) и диметилацетилендикарбоксилата был синтезирован ряд 5-карбометокси-2-арилалкил)-7Н-1,2,4-триазоло[3,2-b][1,3]-тиазин-7-онов (26) [112] (толуол, 4 ч, выход 17-50%) (рис. 2.13). Структура 2-метилпроизводного доказана методом рентгенострукрурного анализа [92]. Триазолотиазины (26) обладают выраженной противовоспалительной и анальгетической активностью, при этом в дозах 10 и 20 мг/кг они не оказывают раздражающего действия на желудочно-кишечный тракт.

Рисунок 2.13 – Синтез триазоло[3,2-b][1,3]-тиазин-7-онов (26) При взаимодействии 2-(-гидроксиэтил)пирролидина с изотиоцианатами образуются производные N-тиокарбамоилпирролидины, легко циклизующиеся при кипячении в концентрированной бромистоводородной кислоте в пироло[1,2-с][1,3]тиазины (27) [76] (рис. 2.14).

Рисунок 2.14 – Синтез пироло[1,2-с][1,3]тиазинов (27) Новая стратегия синтеза больших библиотек 1,3-тиазин-5-карбоксилатов (30) с применением твердофазных реагентов, предложенная в работах [107, 108], состоит в конденсации -кетоэфиров (28), получаемых ацилированием магниевых солей моноэфиров малоновых кислот карбоновыми кислотами в присутствии карбонилдиимидазола [37], с альдегидами в присутствии полимерного катализатора. Енон (29) затем реагирует с тиомочевиной в присутствии НСl при кипячении в этаноле (8 часов) с образованием 1,3-тиазинов (30), пиримидин-2-тионов и других продуктов (рис. 2.15). Исходя из циклических тиомочевин, были получены имидазо[2,1-b][1,3]тиазины (30а).

Рисунок 2.15 – Синтез 1,3-тиазин-5-карбоксилатов (30) Для выделения 1,3-тиазинов (30) используют следующий прием. К реакционной смеси добавляют сильнокислотный катионит в Н-форме и перемешивают некоторое время. При этом 1,3-тиазины (30), обладающие слабоR

N NH NH N

основными свойствами, связываются смолой, а многочисленные побочные продукты и примеси, изображенные на рисунке 2.16, остаются в растворе и отмываются на следующей стадии. При последующей обработке катионообменной смолы триэтиламином, 1,3-тиазины (30) освобождаются в результате обменной реакции и переходят в раствор.

В работе [83] установлено строение метил 2-амино-6-метил-4-фенилH-1,3-тиазин-5-карбоксилата, образующегося наряду с изомерным 2-тионопиримидином [36] при взаимодействии метилацетоацетата, тиомочевины и бензальдегида в кислой среде (рис. 2.17).

Рисунок 2.17 – Синтез метил 1,3-тиазин-5-карбоксилата Две серии по десять пиразоло[3,4-d][1,3]тиазин-4-онов (31) и девять пиразоло[3,4-d][1,3]тиазин-4-тионов (32) были получены стандартными методами синтеза 1,3-тиазинового цикла [120] (рис. 2.18).

N ТГФ N N

Рисунок 2.18 –Синтез пиразоло[3,4-d][1,3]тиазин-4-онов(тионов) (31 и 32) Соединения (31) под действием реагента Лоусона (LR) – (2,4-бис-(4метоксифенил)-[1,2,3,4]-дитиадифосфетан-2,4-дисульфида) в ТГФ (60 °С, 5-6 ч) превращаются в тиазин-4-тионы (32). Полученные соединения (31 и 32), как потенциальные гербициды, изучались in vitro на предмет пригодности в качестве ингибиторов переноса электронов в процессе фотосинтеза в изолированных хлоропластах шпината. Было установлено, что большинство соединений проявляют активность в милимолярных концентраций. Однако некоторые из них проявляют активность в микромолярных концентрациях сравнимую с коммерчески доступными гербицидами, такими как диурон.

Описан синтез ряда производных пиразоло[3,4-d]пиримидин-4-тиона, пиразоло[3,4-d][1,3]тиазин-4-она(тиона) (35, 36), и пиразоло-[1,5-c][1,3,5]тиадиазин-4-она(тиона) (38) [119] (рис. 2.19).

Рисунок 2.19 – Синтез пиразоло[3,4-d][1,3]тиазинов 5-Аминопиразолы [117, 118, 121] ацилируют либо кипячением в трифторуксусном ангидриде, либо взаимодействием с хлорангидридами кислот при 18-25 °С в двухфазной системе хлористый метилен/водный раствор NаHCO3 получая N-(5-пиразолил)-карбоксамиды (33). Последние под действием реагента Лоусона (LR) в гексаметилфосфортриамиде (80 °С, 5-6 ч) превращаются в тиоамиды (34), которые при кипячении с небольшим избытком тиофосгена в толуоле (5 ч) образуют пиразол[3,4-d][1,3]тиазин-4-тионы (35).

Взаимодействие тиоамидов (34) с трихлорметилхлорформиатом (дифосгеном) в тех же условиях приводит к пиразоло[3,4-d][1,3]тиазин-4-онам (36).

Трет-бутильная группа в соединениях (34, R1 = t-Bu) легко удаляется при нагревании в муравьиной кислоте. Образовавшиеся при этом N-(5-пиразолил)карбоксамиды (37) легко реагируют с дифосгеном в тетрагидрофуране при 18-25 °С (10 ч), либо с тиофосгеном в воде (3 ч), образуя пиразоло[1,5-c] [1,3,5]тиадиазин-4-оны (38) и тионы соответственно. Производилась оценка противогрибковой активности полученных веществ против Magnaporthe grisea – гриба поражающего листья риса. Соединения (35, 36 и 38) заметно ингибировали рост патогенных грибов в интервале концентраций 10- мкг/мл. Некоторые из них эффективно сдерживали развитие мицелия при мкг/мл – концентрации, при которой широко используемый для этой цели фунгицид трициклазол совершенно не эффективен. Наиболее активные соединения при действующих концентрациях не вызывают вредного воздействия на рост и развитие растений риса. Установлена зависимость «структура – активность» и сформулированы необходимые структурные требования для наличия и усиления микотоксической активности (рис. 2.20).

Рисунок 2.20 – Зависимость структура–активность для соединений (36) и (38) Известно, что 1,2,3-тиа- и 1,2,3-селенадиазолы незамещенные у С5 под действием гидроксидов или алкоксидов металлов подвергаются расщеплению с элиминированием молекулы азота и образованием алкинтиолятов [97] и -селенатов [12, 13], которые широко используются в синтезе в качестве источников тио- и селенокетенов и легко вступают в реакции циклоприсоединения с образованием разнообразных гетероциклов [73, 80, 86, 87].

Рисунок 2.21 – Синтез пиразоло[5,1-b][1,3]-тиазин-2,7-дионов (42) Это обстоятельство было использовано в изящном синтезе 5-алкилтиоH-пиразоло[5,1-b][1,3]-тиазин-2,7-дионов (42) [60] (рис. 2.21). Обработка соединения (39) трет-бутилатом калия в ДМСО при комнатной температуре приводит к генерации бисалкинтиолята (40), который подвергается каскадной циклизации с образованием аниона 5-тио-7H-пиразоло[5,1-b][1,3]тиазин-2,7-диона (41). После выдержки (18 ч) к реакционной смеси добавляют алкилгалогенид и выделяют продукт алкилирования – 5-алкилтио-7H-пиразоло[5,1-b][1,3]-тиазин-2,7-дион (42).

2-Аминобензонитрил (43) легко реагирует с H2S в пиридине при 18С в присутствии NEt3, превращаясь в тиоамид (44) с выходом 86% (рис.

2.22), который реагируя с диметилацеталем диметилформамида (ДМФ-ДМА) в CH2Cl2 при 18-25 °С образует соединение (45) (выход 98%) – гетеродиен, легко вступающий в реакцию Дильса-Альдера с диметилацетилендикарбоксилатом (ДМАД). Однако выход тиазина (46) составляет лишь 40% из-за спонтанной ретроциклизации в исходный нитрил (43) и диэфир (47). Диметилацеталь диметилацетамида и тиоамид (44) в СН2Сl2 при 18-25 °С образует смесь N-тиоациламидина (48) (40%) и 1,4-дигидро-6-нитро-4-тионо-1,3-хиназолина (49) (42%), при 50 °С выход повышается до 80% [84].

Рисунок 2.22 – Синтез 1,3-тиазин-5,6-дикарбоксилатов Аналогично, из N-замещенных нитроантранилонитрилов (50) с выходом 89-98% могут быть получены 1,3-тиазины (51), не подвергающиеся спонтанной ретроциклизации в отличие от тиазинов (46). 1,3-Тиазины (51) под действием трет-бутилата калия в тетрагидрофуране при минус 5 °С превращаются в (бискарбоксиметил)пирролы (52), которые сразу же циклизуются в 2-(диметиламино)-5-замещенные-8-нитро-4-оксо-4,5-дигидро-1Hпирро-ло[3,2-c] хинолин-3-карбоксилаты (53) (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 – Синтез пирроло[3,2-c]хинолин-3-карбоксилатов (53) В работе [72] было показано, что 2-арил-4-(диметиламино)-1-тиа-3-азабута-1,3-диены (54) подвергаются регио- и стереоселективному [4+2] циклоприсоединению к 2,3-алленоатам в смеси CH2Cl2 с бензолом с образованием 6-алкилиден-6Н-2-арил-5-этоксикарбонил-1,3-тиазинов (55) (рис. 2.24).

Рисунок 2.24 – Синтез 6-алкилиден-2-арил-5-этоксикарбонил-1,3-тиазинов (55) Используя такое простое соединение как, тиомочевина и последовательность из нескольких известных реакций, был синтезирован ряд конденсированных систем, содержащих 1,3-тиазиновый цикл [82] (рис. 2.25).

N,N-Бис(диметиламинометилен)тиомочевина (56) легко получается при конденсации тиомочевины с двумя эквивалентами диметилацеталя диметилформамида в дихлорметане (выход 95%). Установлено, что в метаноле предпочтительно образуется продукт моноконденсации [81].

Соединение (56) реагирует с акролеином в СН2Cl2 при 18-25 °С образуя 1,3-тиазин (57) с выходом 48% в результате [4+2]-циклоприсоединения по Дильсу-Альдеру с последующим элиминированием диметиламина. Еще одна реакция Дильса-Альдера между 1,3-тиазином (57) и метилвинилкетоном ( °С, 6 ч) приводит к 7-ацетил-3-формил-2Н,6Н-пиримидо[2,1-b][1,3]тиазину (58) (выход 48%). Аналогично, присоединение акролеина в CHCl3 (60 °С, 6 ч) приводит к диформильному аналогу (выход 53%). При взаимодействии соединения (57) с 4-бромфенацилбромидом в ТГФ в присутствии NEt3 образуется 3-(4-бромбензоил)-6-формил-7Н-имидазо[2,1-b][1,3]тиазин (59).

1,3-Тиазин (57) также легко реагирует и с кетенами, например, взаимодействие с этилмалонилхлоридом и NEt3 в CH2Cl2 (18-25 °С, 20 ч) образуется 7-этокси-карбонил-3-формил-2Н,6Н-пиримидо[2,1-b][1,3]тиазин-6-он (60).

Удобный, одностадийный метод синтеза 2-амино-4Н-1,3-тиазинов (61) предложен в работе [69]. Если смесь фенилацетилена (2 ммоль), замещенного бензальдегида (2 ммоль) и тиомочевины (3 ммоль) нагревать в ацетонитриле (3 мл), содержащем смесь уксусной (3 мл) и трифторуксусной (1 мл) кислот, то образуются 4,6-диарилзамещенные-2-амино-4Н-1,3-тиазины (61). Время реакции составляет около 10 ч, выходы 67-75% (рис. 2.26). Реакция идет только в присутствии смеси уксусной и трифторуксусной кислот (оптимальное соотношение – 3 : 1). Мочевина в аналогичных условиях дает с хорошими выходами соответствующие 1,3-оксазины.

Рисунок 2.26 – Синтез 2-амино-4Н-1,3-тиазинов (61) 1,2-Бис(2,5-диметил-3-тиенил)ацетилен (62) реагирует с тиобензамидом и гетероароматическими альдегидами в CHCl3 при комнатной температуре в присутствии BF3·OEt2 с образованием 4-гетарил-5,6-ди(2,5-диметил-3тиенил)-2-фенил-4H-1,3-тиазинов (63) [2, 3] (рис. 2.27).

Рисунок 2.27 – Синтез 2-фенил-4H-1,3-тиазинов (63) Процесс представляет собой [4+2] циклоприсоединение. Выходы тиазинов (63) составляют лишь 18-35%, так как реакция сопровождается осмолением и конкурентным образованием 2,4,6-трифенил-1,3,5-триазина – продукта самоконденсации тиобензамида. Бесцветные тиазины (63) при облучении УФ-светом изомеризуются с образованием окрашенной циклической формы (64) (рис. 2.28). При облучении видимым светом (=436 нм) наблюдается обратный процесс превращения (64) (63). Это явление может быть использовано в устройствах оптической памяти очень большой емкости [1].

Рисунок 2.28 – Фотоизомеризация 1,3-тиазинов (63) Изатин легко (достаточно 30 сек нагревания в микроволновой печи при 640 W) взаимодействует с ариламинами, образуя соединения (65), которые реагируют с 3-меркаптопропионовой кислотой (4 мин, 640 W), образуя спиротиазины (66) с выходами 85-90% [40], (рис. 2.29). Структура 4-метилфенильного производного спиротиазина (66) подтверждена методом рентгеноструктурного анализа [42]. Спиротиазины (66) обладают выраженной противогрибковой активностью по отношению к Rizoctonia solani, Fusarium oxysporum, Colletorichum capsici. В работе [41] показано, что эти соединения проявляют умеренную противотуберкулезную активность in vitro (MIC - 12. µg/ml) против штамма H37Rv Mycobacterium tuberculosis.

Взаимодействие соединений (65) с 2-меркаптоникотиновой кислотой не приводит к спироиндолопиридотиазинам (67) даже в жестких условиях ( суток кипячения в толуоле или уксусной кислоте). Однако если к смеси соединения (65) и 2-меркаптоникотиновой кислоты добавить несколько капель ДМФА и нагреть в микроволновой печи всего лишь 3 мин., затем вылить в воду, то с выходом 88-92% удается получить спиро-3H-индол[3,2'] [4H]пиридо[3,2-e][1,3]-тиазин-2,4'-дионы (67) (рис. 2.29). В большинстве случаев даже перекристаллизация не требуется. Примеры таких специфических эффектов микроволнового излучения отмечались ранее [34, 94, 109, 116].

В работах [62, 113] описан новый подход к синтезу хиральных производных 5,6-дигидро-4H-1,3-тиазинов (71). Разработанная стратегия заключается в использовании нерацемического (4S)-3-акрилоил-4-бензилоксазолидин-2-она (69) в качестве диенофила при конденсации с 1- тиа-3-азабутадиенами (68) (рис. 2.30).

Рисунок 2.30 – Синтез хиральных 5,6-дигидро-4H-1,3-тиазинов (71) При проведении реакции в CH2Cl2 при 0 °С в присутствии MgBr2 достигается 100% диастереоселективность – образуется исключительно изомер (71). Вероятно, это объясняется хелатирующим эффектом MgBr2 (рис. 2.31).

Рисунок 2.31 –Предполагаемый механизм образования изомера (71).

Селективное удаление оксазолидинового фрагмента из молекулы хирального 1,3-тиазина (71) представлялось нетривиальной задачей. Однако она была успешно решена авторами обработкой тиазина (71) каталитическим количеством трифлата самария в смеси хлористый метилен – метанол. В этих условиях образуется метиловый эфир (72) с выходом 60-86% (рис. 2.32).

Рисунок 2.32 – Селективное удаление оксазолидинового фрагмента Удивительно легко 1,3-тиазин-4-оны (76 и 78) образуются из соотвествующих изотиазолов (75 и 77) (рис. 2.33). Так, если к соединению (75) (1 г) в 20 мл CHCl3 прибавить 2 мл NEt3 и 10 мин перемешивать при 18-25 °С, то с выходом 88% образуется 1,3-тиазин (76) [61]. Реакция, вероятно, протекает через промежуточный ацилимин по механизму отщепления-присоединения.

Этому благоприятствует лабильность связи S-N в изотиазолонах [39]. Изотиазолоны (75 и 77) синтезировали из бутенолида (73) [115] и гидрохлорида аминодиметилмалоната (1 ч кипячения с NaOAc в водном этаноле).

Образовавщийся при этом N-диметилмалонат-3-бензоилпропионамида (74) (20 г) растворяли в 200 мл тионилхлорида и перемешивали 2 ч при комнатной температуре. Темно-зеленый раствор концентрировали в вакууме (15 мм. рт. ст., 25 °С) и остаток кристаллизовали из метанола. Этот метод синтеза изотиазолонов имеет общий характер [114].

Рисунок 2.34 – Синтез 3-замещенных-1,3-тиазин-2-онов (80) Дебензоилирование соединения (75) в двухфазной системе 10% водный NaOH – бензол, приводит к диметил(3-оксоизотиазол-2-ил)малонату (77), который легко превращается в тиазин (78).

Разработан метод внедрения группы СО в связь S-N замещенных изотиазолидинов (79), в толуоле под давлением, при 130 °С в течение 24 ч в присутствии родиевого катализатора (5% [Rh(COD)Cl]2, и KI) (рис. 2.34).

Выходы 3-замещенных-1,3-тиазин-2-онов (80) составляют 35-85% [43].

Замещенные N-еноилоксазолидинтионы (81) [89-91, 93] под действием раствора NbCl5 (3 моля) в CH2Cl2 при 18-25 °С (12 ч) подвергаются перегруппировке в замещенные 1,3-тиазин-2,4-дионы (82) (рис. 2.35) [67].

Рисунок 2.35 – Синтез 3-замещенных-1,3-тиазин-2,4-дионов (82) В работах [52, 55-58], с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) изучался процесс термически индуцированного превращения N-арил-N’-(2-бензилпиридинио)тиоуреатов (83) [53, 54] в 2-ариламино-4Н-бензо[d][1,3]тиазины (84) (рис. 2.36).

Рисунок 2.36 – Синтез 2-ариламино-4Н-бензо[d][1,3]тиазина (84) Первый (экзотермический) пик при 140-180 °С на графике ДСК соответствует реакции циклизации, сопровождающейся выделением пиридина.

Второй (эндотермический) пик около 200 °С соответствует плавлению образовавшегося тиазина (рис. 2.37).

Рисунок 2.37 – Типичная кривая ДСК соединений (83) Известно, что невозможно получить 1,3-изотиоцоанатоспирты (86) восстановлением легкодоступных 1,3-изотиоцианатокетонов (85): использование NaBH4 приводит к тетрагидро-1,3-оксазин-2-тионам (87), а LiAlH4 – к N-метил-1,3-аминоспиртам. Однако, если проводить восстановление кетонов (85) NaBH4 при температуре 0-10 °С и контролируемом значении pH 7.0то 1,3-изотиоцианатоспирты (86) образуются с вполне приемлемыми выходами (45-75%) (рис. 2.38) [18]. Практически эти условия легко реализовать,

NCS O NCS OH

добавив в водноспиртовую реакционную среду фосфатный буфер (NaH2PO4).

Полученные соединения (86) представляют собой маслообразные жидкости, которые все же медленно циклизуются при хранении в тетрагидрооксазин-2-тионы (87). Спиртовая группа соединений (86) легко замещается хлором под действием трехкратного избытка SOCl2 в бензоле (10-15 °С, 2ч). Полученные таким образом 3-хлор-1-изотиоцианаты (88) при обработке метанольным раствором NaSH дают тетрагидро-1,3-тиазин-2-тионы (89) (выход 65-94%), а при взаимодействии с первичными и вторичными аминами – 2-амино-5,6-дигидро-4H-1,3-тиазины, например, под действием морфолина (метанол, 20-35 °С, 96 ч) с выходом 82% образуется тиазин (90).

При циклизации 3-аллилтио-5-фенил-4H-1,2,4-триазола (91) (рис. 2.39), полученного алкилированием 5-фенил-4H-1,2,4-триазол-3-тиола аллилбромидом в водном NaOH при 5-7°C под действием иода в дихлорметане при 18-25 °C в течение нескольких суток кроме двух ожидаемых продуктов, содержащих пятичленные циклы – 5,6-дигидро-5-иодометил-3-фенил[1,3]-тиазоло[2,3-c][1,2,4]-триазола (92) и 5,6-дигидро-6-иодометил-2-фенил[1,3]-тиаNN

NN NN NN

Рисунок 2.39 – Циклизация 3-аллилтио-5-фенил-4H-1,2,4-триазола (91) золо[3,2-b][1,2,4]триазола (93) – образуются их изомеры – 6,7-дигидроиодо-3-фенил-5H-[1,2,4]-триазоло[3,4-b][1,3]тиазин (94) и 6,7-дигидроиодо-3-фенил-5H-[1,2,4]триазоло[3,4-b][1,3]тиазин (95) [21]. Существенно, что при этом содержание тиазина (94) достигает 46%, а тиазола (92) ~ 30%.

Выходы соединений (93) и (95) составляют 19 и 5%, соответственно.

В работе [20] изучалась циклизация 4-аллил-5-фенил-1,2,4-триазолотиона (96) под действием иода (рис. 2.40). Исходное соединение (96) синтезировали из бензгидразида и аллилизотиоцианата (выход 70%). При циклизации соединения (96) под действием иода в дихлорметане при комнатной температуре образуются два изомера: 6-иодометил-3-фенил-5,6-дигидротиазоло-[2,3-c]-1,2,4-триазол (97) и 6-иодо-3-фенил-6,7-дигидро-5H-1,2,4-триазоло[3,4-b]-1,3-тиазин (98) в соотношении 4 : 1.

Рисунок 2.40 – Циклизация 4-аллил-5-фенил-1,2,4-триазоло-3-тиона (96) Взаимодействием бензоилацетилена с N-амидинтиомочевиной в ледяной уксусной кислоте при 18-25 °C в присутствии эквимольных количеств HClO4 или BF3·Et2O были получены перхлораты или ацетокситрифторбораты (4-фенил-2H-1,3-тиазин)-2-илиденгуанидиния (99) (рис. 2.41). При осторожном нагревании в HClO4 соединение (99) образует перхлорат 2-иминофенил-2H-1,3-тиазиния (100) и цианамид. При попытке выделить свободное основание из соли тиазиния (100) под действием NaOH в водном ДМСО образуется продукт перегруппировки – пиримидин-2-тион (101) [7].

Рисунок 2.41 – Синтез перхлората 2-имино-4-фенил-2H-1,3-тиазиния (100) Циклогексанон реагирует с циануксусным эфиром и серой в условиях реакции Гевальда (триэтиламин–этанол) с образованием этил 2-аминотетрагидро-1-бензотиофен-3-карбоксилата (102) [49], который при действии тиофосгена дает изотиоцианат (103) (рис. 2.42). Соединение (103) взаимодействует с первичными и вторичными аминами в кипящем этаноле (4-6 ч), образуя замещенные тиомочевины (104), легко циклизующиеся в производные 1,3-тиазинов (105) под действием конц. H2SO4 (18-25 °С, 24 ч) [19]. Тиомочевины (104) могут быть синтезированы взаимодействием соединения (102) с изотиоцианатами в кипящем этаноле (3-4 ч).

Из аминоэфира (106) [38] синтезированы конденсированные гетероциклы, содержащие 1,3-тиазиновый цикл [44] (рис. 2.43). Соединение (106) легко (достаточно 15 мин. кипячения в ацетоне) реагирует с бензоилизотиоцианатом, получаемым in situ из роданида аммония и бензоилхлорида, образуя соединение (107), которое циклизуется в производное 1,3-тиазина (108) (96% H2SO4, 18-25 °С, 2 сут., выход 82%). При проведении реакции в щелочной среде (2H NaOH в метаноле, 6 ч кипячения, выход 77%) образуется производное пиримидинтиона (109), которое при обработке 1,3-дибромпропаном и NaOH в смеси ДМФА/H2O дает вещество (110) (2.5 ч кипячения, выход 66%). Это же соединение можно получить в одну стадию из исходного аминоэфира (106) и 2-метилтио-5,6-дигидро-4H-1,3-тиазина (111) [59] при нагревании в уксусной кислоте (80 °С, 3 ч, выход 64%).

Таким образом, анализ имеющихся литературных данных о методах синтеза, реакционной способности и биологической активности 1,3-тиазинов позволяет прийти к заключению о целесообразности дальнейших исследований производных 1,3-тиазинов, как с точки зрения теоретической и синтетической органической химии, так и с точки зрения поиска эффективных лекарственных средств, средств защиты растений, разработки новых материалов для электронной промыщленности.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Масс-спектры исследуемых веществ снимали на масс-спектрометре МХ 1321 с прямым вводом при температуре напуска вещества в ионный источник 140-250 оС, энергия ионизирующих электронов 70 эВ. Спектры ЯМР Н и 13С растворов веществ в ДМСО-d6 или в CDCl3 записывали на спектрометре Bruker AM-500 (рабочая частота 500 и 125 МГц, соответственно), спектральные данные обрабатывали с помощью программы WIN-NMR (BrukerFranzen Analytik Gmbh, Version: 950801.1), ИК спектры соединений (в таблетках с KBr) – на Фурье спектрометре ФСМ 1201. УФ спектры растворов исследуемых соединений в 96.5% этаноле снимали на спектрофотометре СФв кварцевых кюветах толщиной 1 см. Контроль за ходом реакции и чистотой полученных продуктов осуществляли с помощью ТСХ на пластинах Sorbfil®. Температуры плавления веществ определяли капиллярным методом и не корректировали. Все растворители, используемые для синтетических и спектральных работ, очищали и сушили известными методами. Квантовохимические расчеты выполняли полуэмпирическим методом РМ3 с помощью пакета программ GAMESS [102]. Температуры плавления синтезированных соединений, выходы, данные ТСХ и элементного анализа, представлены в таблицах 3.1 – 3.7.

5-Ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iа). Метод 1. К смеси 80 г сухой малоновой кислоты и 180 мл уксусного ангидрида в химическом стакане емкостью 2000 мл добавляли при интенсивном перемешивании ~ мл ледяной уксусной кислоты (до полного растворения малоновой кислоты, при этом наблюдается заметное охлаждение раствора). Затем, продолжая перемешивание, добавляли в один прием 85 г сухого, мелко растертого KSCN.

Постепенно развивается легкий экзотермический эффект, температуру поддерживали на уровне 25-30 оС внешним охлаждением водой. Наблюдается характерное изменение цвета раствора – фиолетовый (сразу после добавления KSCN) переходит в золотисто-желтый (через 15-20 мин), затем происходит постепенное покраснение раствора. После 4-5 ч перемешивания при комнатной температуре начинается обильная кристаллизация продукта реакции.

Перемешивание продолжали еще 2-3 ч. Оставляли реакционную смесь на ч при ~20 °С. Закристаллизовавшуюся реакционную массу разбавляли смесью 1000 мл воды и 200 мл 35% соляной кислоты, хорошо перемешивали мин, осадок отфильтровывали, промывали 200 мл воды. Кристаллы сушили на воздухе и перекристаллизовывали из бензола (удобно использовать экстрактор Сокслета). Получили ~ 100 г (69%) тиазина (Iа), т. пл. 198-200 °С (из бензола) (Лит. т. пл. 184 °С [126]). Тиазин (Iа) заметно сублимируется при температуре плавления. Rf 0.44 (толуол-диоксан-этанол, 2:2:1). Спектр ЯМР H (CDCl3,, м. д.): 2.69 с (3H, СН3), 8.43 уш.с (1H, NH), 17.67 с (1H, OH).

Спектр ЯМР 13C (ДМСО-d6,, м. д.): 26.8 (СН3), 101.2 (С5), 163.2, 173.4, 180. (С6, С4, С2), 198.4 (Н3СC=O). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 187 (28) [М+], (28) [М+ - COS], 99 (30) [ М+- COS - СО], 84 (22) [М+- COS - СН3CO], 69 (25) [М+- COS - RCO - NH], 43 (100) [CH3CO]. ИК спектр, (KBr),, см-1: 424, 467, 501, 563, 644, 666, 762, 825, 878, 974, 1025, 1034, 1083, 1210, 1265, 1294, 1339, 1355, 1414, 1477, 1518, 1522, 1630, 1637, 1664, 1713, 2030, 2344, 2361, 2423, 2826, 2881, 3032, 3148 (NH), 3432 (ОН). УФ спектр (EtOH), макс, нм ( 10-4):

209 (2.18), 218 (2.15), 276 (2.46). Найдено, %: C 38.30; H 2.71; N 7.51.

C6H5NO4S. Вычислено, %: С 38.50; H 2.69; N 7.48.

Метод 2 [126]. Смесь 1.05 г ксантогенамида и 2.2 г малоновой кислоты в 3 мл PCl3 нагревали 2 ч при 70 °С. После удаления летучих компонентов в вакууме (~20 мм рт. ст.), к остатку добавляли воду, осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали из воды. Получено 90 мг (5%) тиазина (Iа), т. пл.

198-200 °С, Rf 0.44 (толуол-диоксан-этанол, 2:2:1). ЯМР, ИК и УФ спектры идентичны спектрам образца, полученного методом 1.

Метод 3 5 Ммоль 1,3-тиазин-2,4,6-триона в 15 мл уксусного ангидрида нагревали 35-40 мин при 90-95 °С, выливали в лед, выпавший осадок отфильтровывали, промывали водой и сушили. Выход 22%, т. пл. 198-200 °С, Rf 0.44 (толуол-диоксан-этанол, 2:2:1). ЯМР, ИК и УФ спектры идентичны спектрам веществ, полученных методами 1 и 2.

4-Гидрокси-5-пропионил-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (1б). Получали аналогично тиазину (Iа) методом 1 из малоновой кислоты, пропионового ангидрида в пропионовой кислоте при том же мольном соотношении реагентов.

Выход 46%, т. пл. 139-140°C (бензол-гексан). Rf 0.47, (толуол-диоксанэтанол, 2:2:1). Спектр ЯМР 1H (CDCl3,, м. д.): 1.22 т (J=7.2 Гц, 3H), 3.12 к (ДМСО-d6,, м. д.): 8.6 (СН3), 32.3 (СН2), 100.4 (С5), 163.3, 173.2, 179.5 (С6, С4, С2), 202.3 (Н5С2C=O). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 201 (67%) [М+], 141 (31) [М+- COS], 124 (22), 113 (64) [ М+- COS - СО], 102 (11), 85 (14), 69 (80), (100, CH3CH2CO), 56 (33, [М+- COS - CO - CH3CH2CO], 44 (42). ИК спектр, (KBr),, см-1: 418, 428, 464, 561, 640, 661, 752, 812, 862, 970, 1027, 1066, 1085, 1152, 1206, 1245, 1309, 1385, 1403, 1472, 1522, 1652, 1702, 2346, 2365, 2807, 2857, 2881, 2942, 2991, 3031, 3150, 3428. УФ спектр (EtOH), макс, нм ( 10-4):

208 (2.09), 218 (1.86), 278 (2.41). Найдено, %: C 41.77; H 3.55; N 6.97.

C7H7NO4S. Вычислено, %: С 41.79; H 3.51; N 6.96.

5-Бутирил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iв). Получали аналогично тиазину (Iа) методом 1 из малоновой кислоты, масляного ангидрида в масляной кислоте с тем же мольным соотношением реагентов. Выход 42%, т.

пл. 128-129 °C (бензол-гексан). Rf 0.51, (толуол-диоксан-этанол, 2:2:1).

Спектр ЯМР 1H (CDCl3,, м. д.): 1.02 т (J=7.1 Гц, 3H), 1.68-1.73 м (2H), 3.04 т (J=7.1 Гц, 2H), 8.97 уш. с (1H, NH), 17.95 уш. с (1H, OH). Спектр ЯМР C (ДМСО-d6,, м. д.): 13.5 (СН3), 17.9 (СН2), 40.2 (СН2), 100.5 (С5), 163.2, 173.6, 179.8 (С6, С4, С2), 201.4 (Н7С3C=O). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 215 (74%) [М+], 155 (14) [М+- COS], 138 (57), 127 (60) [М+- COS - СО], 99 (24) [М+- COS - CO - CO], 97 (14), 84 (38), 71 (81) [CH3CH2CH2CO], 70 (28), 69 (69), 55 (45), 43 (100) [HNCO]. ИК спектр, (KBr),, см-1: 421, 567, 642, 663, 755, 770, 813, 884, 907, 961, 1015, 1040, 1084, 1109, 1156, 1206, 1230, 1297, 1312, 1336, 1382, 1403, 1464, 1481, 1527, 1660, 1668, 1713, 2034, 2343, 2365, 2806, 2875, 2934, 2962, 3031, 3138, 3434. УФ спектр (EtOH), макс, нм ( 10-4): 207 (2.06), (1.81), 279 (2.42). Найдено, %: C 44.68; H 4.19; N 6.49. C8H9NO4S. Вычислено, %: С 44.65; H 4.21; N 6.51.

5-Ацетил-4-гидрокси-3-метил-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iг). Смесь 2 г (10.7 ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа), 1.82 г (0.8 мл, 12.8 ммоль) иодметана и 10 ммоль К2СО3 в 15 мл диметилсульфоксида перемешивали 24 ч при 18-20 °С. Реакционную смесь выливали в 100 мл воды, кристаллы отфильтровывали и сушили на воздухе. Выход 57%, т. пл. 97- °C. Rf 0.23, (диоксан-гексан, 1:1). Спектр ЯМР 1H (500 MГц, CDCl3,, м. д.):

2.71 с (3H, СОСН3), 3.44 с (3H, NСН3), 18.14 с (1H, OH). Спектр ЯМР 13C ( MГц, CDCl3,, м. д.): 26.7 (СОСН3), 29.3 (NСН3), 102.2 (С5), 163.9, 172.6, 179.3 (С6, С4, С2), 197.7 (СОСН3). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 201 (50%, [М+]), 173 (6), 141 (45, [М+- COS]), 126 (25), 116 (5), 99 (10), 84 (65), 69 (40), 58 (28), 43 (100, CH3CO). ИК спектр, (KBr),, см-1: 420, 457, 490, 542, 585, 628, 669, 677, 768, 806, 865, 950, 989, 1020, 1049, 1066, 1150, 1293, 1304, 1359, 1386, 1414, 1448, 1522, 1645, 1674, 1696, 1814, 1856, 1996, 2180, 2342, 2362, 2605, 2932, 2968, 3010, 3068, 3269, 3454. УФ спектр (EtOH), макс, нм ( 10-4): (1.98), 220 (1.76), 279 (2.34). Найдено, %: C 41.76; H 3.54; N 6.97; C7H7NO4S.

Вычислено, %: С 41.79; H 3.51; N 6.96.

5-Ацетил-4-метокси-3-метил-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iд). 1г (5. ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа) при перемешивании небольшими порциями присыпали к эфирному раствору диазометана, взятому в 3-х кратном избытке. При этом наблюдается интенсивное выделение азота. Реакционную смесь перемешивали 1 ч после окончания прибавления тиазина (Ia), разбавляли 3-кратным объемом гексана и выдерживали в морозильнике. Кристаллы отфильтровывали, сушили и перекристаллизовывали из водного ацетона. Выход 52%, т. пл. 110-111 °C (ацетон-вода). Rf 0.68, (диоксан-гексан, 1:1). Спектр ЯМР 1H (500 MГц, CDCl3,, м. д.): 2.41 с (3H, СОСН3), 3.36 с (3H, NСН3), 3.97 с (3H, ОСН3). Спектр ЯМР C (125 MГц, CDCl3,, м. д.): 29.0 (СОСН3), 31.4 (NСН3), 58.6 (ОСН3), 113.0 (С5), 160.2, 162.6, 164.4 (С6, С4, С2), 196.4 (СОСН3). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 215 (7%) [М+], 200 (17) [М+- CН3], 187 (3), 170 (4), 158 (14), 143 (12), 130 (11), 116 (8), 100 (23), 75 (28), 43 (100, CH3CO). ИК спектр, (KBr),, см-1: 407, 424, 434, 479, 520, 570, 616, 630, 652, 762, 791, 862, 924, 971, 984, 1026, 1043, 1152, 1185, 1223, 1268, 1287, 1313, 1344, 1365, 1417, 1463, 1588, 1630, 1678, 1711, 1888, 2155, 2202, 2248, 2340, 2410, 2447, 2488, 2535, 2549, 2576, 2606, 2655, 2747, 2817, 2850, 2903, 2922, 2954, 3001, 3043, 3093, 3166, 3260, 3343, 3406.

УФ спектр (EtOH), макс, нм ( 44.67; H 4.22; N 6.49; C7H7NO4S. Вычислено, %: С 44.64; H 4.21; N 6.51.

4-Гидрокси-5-[1-алкил(арил)иминоэтил]-2H-1,3-тиазин-2,6-дионы (IIа-ф) (табл. 3.1). Смесь 1г (5.34 ммоль) 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазиндиона (Iа-в) и 5.34 ммоль первичного амина кипятили 10-20 мин (контроль по ТСХ) в 20 мл пропан-2-ола. При этом, обычно, уже через 5-10 мин начинал кристаллизоваться продукт реакции. После охлаждения кристаллы отфильтровывали, промывали пропан-2-олом и сушили на воздухе. Практически во всех случаях получаются чистые вещества, не нуждающиеся в перекристаллизации. При необходимости их можно перекристаллизовать из этанола, пропан-2-ола или бутан-1-ола.

5-[N-(2-аминофенил)этанимидоил]-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6дион (IIу). Смесь 1г (5.34 ммоль) мелкорастертого 5-ацетил-4-гидрокси-2Нтиазин-2,6-диона (Iа). и 580 мг (5.36 ммоль) о-фенилендиамина кипятили 5-10 мин в 25 мл пропан-2-ола. При этом обычно, реагенты сначала растворяются, и уже через 1-2 мин после начала кипения резко начинает кристаллизоваться продукт реакции в виде почти бесцветных, мелких игольчатых кристаллов. После охлаждения кристаллы отфильтровывали, промывали пропанолом и сушили на воздухе. Получали аналитически чистое вещество, не требующее дополнительной очистки. Выход 1.45 г (98%), т. пл. 197-198 С.

1-Замещенные 6-алкилурацилы (IIIа-ш) (табл. 3.2). Метод 1. Смесь 1г (5.34 ммоль) 5-ацилтиазина (Iа-в) и 10 мл первичного амина кипятили до завершения реакции (15-60 мин, контроль по ТСХ). Избыток амина отгоняли в вакууме (~ 10-20 мм рт. ст.). Остаток перекристаллизовывали из этанола или бутан-1-ола. В случае алифатических первичных аминов остаток растворяли в 20 мл 0.5 N водного раствора NaOH, перемешивали 15 мин при 18- С, не растворившуюся 1,3-дизамещенную мочевину отфильтровывали.

Фильтрат нейтрализовали HCl, выпавший осадок соответствующего урацила отфильтровывали, промывали водой и перекристаллизовывали из этанола.

Метод 2. Смесь 1 г (5.34 ммоль) тиазина (Iа-в) и 5.34 ммоль первичного амина в 15 мл ДМФА кипятили до завершения реакции (1-2 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода (характерный запах). Обычно конденсат диметилформамида окрашен в зеленовато-голубой цвет, что особенно хорошо заметно, если в качестве воздушного холодильника использовать елочный дефлегматор. После завершения реакции избыток ДМФА отгоняли в вакууме (~ 10-20 мм рт. ст.). Остаток перекристаллизовывали из этанола или бутан-1-ола.

Метод 3. Растворы 1 г 4-Гидрокси-5-[1-алкил(арил)иминоэтил]-2H-1,3тиазин-2,6-диона (IIа-ф) в 10 мл ДМФА кипятили до завершения реакции (1-2 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. Растворитель отгоняли в вакууме (~ 10-20 мм рт. ст.). Остаток перекристаллизовывали из этанола или бутан-1-ола. Выход соединений, полученных методами 1, 2 и 3, практически одинаков.

6 -Метил -2H-1,3-оксазин-2, 4-дион. 1 г (5.34 ммоль) 5-Ацетилгидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа) в 15 мл пиридина кипятили 1 ч. Пиридин отгоняли на роторном испарителе. Остаток перекристаллизовывали из воды. Получили 0.5 г (71%), т. пл. 242-244 °С. (Лит. т. пл. 243 °С [33]). Rf 0.43. Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6, м. д.): 2.15 с (3H, СН3), 5.71 с (1H, C5-H), 11.58 с (1H, NH). Спектр ЯМР 13C (ДМСО-d6, м. д.): 18.5 (СН3), 100.7 (С5), 148.2 (С6), 162.4 (С2), 166.3 (С4).

Таблица 3.1 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 4-гидрокси-5-[1-N-замещенныхэтанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-дионов (IIа–ф) Продолжение таблицы 3. Примечание: а Элюент: толуол-диоксан-EtOH-AcOH, 2:2:1:1.

Таблица 3.2 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 1,6-дизамещенных урацилов (IIIа-ш) Продолжение таблицы 3. Примечание: а Бензол-AcOH, 1:5; б Лит. т. пл. 168 °С [35]; в Лит. т. пл. 108-109 °С [10]; г Лит. т. пл. 230-231 °С [77];

Лит. т. пл. 280 °С [106]; е Лит. т. пл. 280-282 °С [35]; жЛит. т. пл. 302 °С [35].

1 -N -ами н о за м ещ енные-6-метилурацилы (IVа-к). (Табл. 3.3) Мето д 1. Смесь 1 г (5.5 ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа), 5.5 ммоль монозамещенного или несимметрично дизамещенного гидразина в 10 мл диметилформамида выдерживали 15 мин при 18-25 °С, затем максимально быстро нагревали до кипения и кипятили до завершения реакции (1-1.5 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. Обычно конденсат диметилформамида окрашен в зеленовато-голубой цвет. После завершения реакции растворитель отгоняли на роторном испарителе. Остаток перекристаллизовывали из пропан-2-ола.

Метод 2. 1 г Предварительно полученного гидразона 5-ацетилгидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона в 10 мл диметилформамида максимально быстро нагревали до кипения и кипятили до завершения реакции (1-1.5 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. После завершения реакции ДМФА отгоняли на роторном испарителе. Остаток перекристаллизовывали из пропан-2-ола. Выход соединений полученных методами 1 и 2 практически одинаков.

1 -Ациламино - 6-метилурацилы (IVл-ф). (Табл. 3.3) Смесь 1 г (5.5 ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа), 5.5 ммоль гидразида кислоты и 15 мл диметилформамида кипятили до завершения реакции (1-2 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. Растворитель отгоняли на роторном испарителе. Остаток перекристаллизовывали из этанола или пропан-2-ола.

5-Метил-3-оксо-2-замещенные-2,3-дигидро-1H-пиразол-4карбокса ми ды (Vа-ж). (Табл. 3. 4). Смесь 1 г (5.34 ммоль) 5-ацетилгидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа), 5.34 ммоль гидразин-гидрата или монозамещенного гидразина и 15 мл пропан-1-ола кипятили до завершения реакции (1-2 ч, контроль по ТСХ ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. Пропан-1-ол отгоняли на роторном испарителе.

Остаток перекристаллизовывали из смеси хлороформа с этанолом.

4-Гидрокси-5-(2-замещенные-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепинил)-2H-1,3-тиазин-2,6-дионы (VIа-ф) (Табл. 3.5). Метод 1. К смеси 1г (3.6 ммоль) 5-[N-(2-аминофенил)этанимидоил]-4-гидрокси-2H-1,3-тиазиндиона (IIу) и 1,5-2 экв. альдегида в 15 мл пропан-1-ола прикапывали 5- капель трифторуксусной кислоты и кипятили 1.5-2 ч до полного исчезновения исходного тиазина (IIу) в реакционной смеси (контроль по ТСХ в системе ацетон-гексан – 1:2, Rf (IIу) = 0.34). При этом плохо растворимое соединение (IIу) постепенно превращается в плохо растворимый продукт реакции, представляющий собой, как правило, желтый мелкокристаллический порошок. Иногда, например, в случае соединения (VIе), полученного из ванилина, реагенты сначала полностью растворяются в течение первых 15 мин кипячения и лишь, затем начинается кристаллизация продукта реакции. После охлаждения кристаллы отфильтровывали и промывали 2-3 раза пропан-1-олом.

Как правило, получается аналитически чистое вещество, не требующее дополнительной очистки. В случае необходимости вещества можно перекристаллизовать из диоксана. Соединение (VIк), полученное из о-замещенного бензальдегида, хорошо растворимо в пропан-1-оле, поэтому после завершения реакции 2/3 растворителя удаляли в вакууме, а затем поступали, как указано выше. В случае соединений (VIу-ф) использовали большой избыток (по 3 мл на 1 г тиазина (IIу)) ацетона и циклогексанона, соответственно.

Метод 2. Смесь 1г (5.34 ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазиндиона (Iа) и 580 мг (5,36 ммоль) орто-фенилендиамина кипятили 5 мин в 20 мл пропан-1-ола. Охлаждали, прибавляли 1,5-2 экв. альдегида и 5-7 капель трифторуксусной кислоты и кипятили 1.5-2 ч как указано выше в методе 1.

Выходы соединений, полученных методами 1 и 2, практически одинаковы.

4-Гидрокси-5-(2-(4-нитрофенил)-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепинил)-2H-1,3-тиазин-2,6-дион (VIм). Смесь 1г (3.6 ммоль) 5-[N-(2-аминофенил)этанимидоил]-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (IIу) и 600 мг (3.97 ммоль) 4-нитробензальдегида в 15 мл уксусной кислоты кипятили 1 ч.

Растворитель удаляли на роторном испарителе, добавляли 7 мл этанола и нагревали до кипения. После охлаждения кристаллы отфильтровывали, промывали 2-3 раза небольшим количеством этанола и сушили на воздухе. Выход 725 мг (49%), т. пл. 239-240 С.

Аналогично синтезированы соединения (VIи), (VIл) и (VIт).

4-Гидрокси-5-{1-N-[2-(9-ант ри л ме тил иде нам ин о )ф е ни л]этанимидоил }-2H-1,3-тиазин-2,6 -ди он (VIx ). К смеси 1г (3.6 ммоль) 5-[N-(2-аминофенил)этанимидоил]-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (IIу) и 5 ммоль антрацен-9-карбальдегида в 15 мл пропан-1-ола прикапывали 5- капель трифторуксусной кислоты и кипятили 5 ч до полного исчезновения исходного тиазина (IIу) в реакционной смеси (контроль по ТСХ). Кристаллы отфильтровывали, промывали 3 раза пропан-1-олом и сушили на воздухе.

4-Гидрокси-5-[(2 E,4 E)-5-фенилпента-2,4-диеноил]-2H-1,3тиазин -2,6-дион (VIц ). К смеси 1 г (5.34 ммоль) 5-ацетил-4-гидрокси-2Нтиазин-2,6-диона (Iа) и 0,7 мл (5.56 ммоль) коричного альдегида в 15 мл хлороформа добавляли по 5 капель пиридина и пиперидина. Смесь кипятили 2 ч. Образовавшиеся оранжевые пластинчатые кристаллы после охлаждения отфильтровывали, промывали небольшим количеством хлороформа и сушили на воздухе. Выход 1.2 г (74%), т. пл. 217-218 С.

1-Ацетил-2-заме щен ны е -2,3 -дигидро - 1H -1,5 - бензодиазе пин-4- ил)-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-дионы (VIIа-м). (Табл.

3.7). 500 мг 4-Гидрокси-5-(2-R-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Hтиазин-2,6-диона (VIа-м) в 5 мл уксусного ангидрида кипятили 0.5-1 ч, (контроль по ТСХ). Окрашенные в желтый цвет бензодиазепины растворяются в течение первых 5-10 мин кипячения, и затем практически сразу после полного растворения начинает кристаллизоваться бесцветный продукт реакции слаборастворимый в кипящем уксусном ангидриде. После охлаждения избыток ангидрида отгоняли на роторном испарителе. Кристаллы промывали этанолом и сушили при 100 С. Как правило, получаются аналитически чистые вещества, перекристаллизация не требуется.

Таблица 3.3 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 1-амино-6-метилурацилов (IVа-ф) Продолжение таблицы 3. Примечание: а Бензол–уксусная кислота, 10 : 1.

Таблица 3.4 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 2-замещенных-5-метил-3оксо-2,3-дигидро-1H-пиразол-4-карбоксамидов (Vа-ж) Примечание: а Бензол–уксусная кислота, 10 : 1.

Таблица 3.5 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 4-гидрокси-5-(2-замещенных-2,3дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2H-1,3-тиазин-2,6-дионов (VIа-ф).

Продолжение таблицы 3. Примечание: а Вещество разлагается при т. пл., б Элюент: бензол – уксусная кислота – 10 : 7-Ацетил-6-R-6,7-дигидропиримидо[1,6-a][1,5]бензодиазепин-1,3-дионы (VIIIа-м). (Табл. 3.8) 500 мг 1-Ацетил-2-R-2,3-дигидроH-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (VIIа-м) в 10 мл диметилформамида кипятили до завершения реакции (0.5-1.5 ч, контроль по ТСХ). При этом наблюдается интенсивное выделение серокиси углерода. После завершения реакции ДМФА отгоняли на роторном испарителе.

Остаток перекристаллизовывали из смеси этанол-хлороформ.

1- (2-Аминофенил)-6-[(E)-2-(4-гидроксифенил)-в инил]урацил (IXа). 500 мг 4-Гидрокси-5-[2-(4 - гидро ксиф енил)-2,3-дигидроH-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (VIв) в 10 мл диметилформамида кипятили до завершения реакции (~2 ч, контроль по ТСХ). Растворитель отгоняли на роторном испарителе. Остаток перекристаллизовывали из этанола. Выход 110 мг (25%), т. пл. 187-188С. Спектр ЯМР 1H (ДМСОd6, м. д.): 11.25 с (1H), 7.23-7.30 м (2Н), 7.04-7.11 м (3Н), 6.98 дд (1Н, J 1.3, 8.1), 6.82 дт (1H, J 1.3, 7.6), 6.71 д (2Н, J 8.6), 6.05 с (1Н), 5.87 д (1Н, J 16.0), 4.92 шс (3Н). Спектр ЯМР 13C (ДМСО-d6, м. д.): 163.4, 158.9, 152.7, 151.0, 142.0, 136.7, 130.0, 129.9, 128.8, 126.1, 123.1, 119.2, 117.7, 115.7, 115.5, 97.0.

Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 321 [М+]. Найдено, %: C 67.52; H 4.72; N 13.10;

C18H15N3O3. Вычислено, %: С 67.28; H 4.71; N 13.08.

1-(2-Аминофенил)-6-[(E)-2-(4-метоксифенил)-винил]урацил (IXб). Получали аналогично соединению (IXа) из 500 мг 4-гидрокси-5-[2-(4-метоксифенил)-2,3-дигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4ил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (VIд). Выход 130 мг (30%), т. пл. 163-164С.

Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6, м. д.): 11.05 с (1H), 7.20 д (1Н, J 16.0), 7.10-7. м (3Н), 6.87 дд (1Н, J 1.3, 8.1), 6.67-6.84 м (3Н), 6.60 дт (1H, J 1.3, 7.6), 5.99 д (1Н, J 16.0), 5.95 с (1Н), 5.11 шс (2Н), 3.75 с (3Н). Спектр ЯМР 13C (ДМСО-d6, м. д. ): 163.4, 160.2, 152.7, 151.0, 145.7, 136.0, 129.7, 128.5, 127.8, 120.7, 116.8, 115.9, 115.4, 114.5, 114.4, 97.1, 55.2. Масс-спектр, m/z (Iотн., %): [М+]. Найдено, %: C 68.14; H 5.12; N 12.51. C19H17N3O3. Вычислено, %: С 68.05; H 5.11; N 12.53.

Таблица 3.6 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 5-(1-ацетил-2-замещенныхдигидро-1H-1,5-бензодиазепин-4-ил)-4-гидрокси-2H-1,3-тиазин-2,6-дионов (VIIa-м).

Таблица 3.7 – Выходы, температуры плавления, данные ТСХ и элементного анализа 7-ацетил-6-замещенныхдигидропиримидо[1,6-a][1,5]бензодиазепин-1,3-дионов (VIIIa-м) 3.2 Фармакологическое изучение 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидроН-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов (VIа-и) Фармакологические исследования проводили совместно с к.биол.н., доцентом Бахтиной С. М., на кафедре фармакологии СПХФА, на нелинейных белых мышах самцах, выращенных в питомнике РАН «Рапполово». Животных содержали в условиях вивария на стандартном рационе. Использовали растворы производных 1,3-тиазинов (VIа-и) в смеси ДМСО : вода (1:5), приготовленные непосредственно перед экспериментом. Исследовали влияние однократного внутрибрюшинного введения на показатели жизнедеятельности подопытных животных. растворы соединений (VIа-и) вводили в диапазоне доз от 200 мг/кг – 2000 мг/кг для установления средней токсической дозы, а при изучении противосудорожной и анальгезирующей активности соединения (VIи) – в дозах 1/100 и 1/10 LD50. Животным контрольных групп внутрибрюшинно вводили 20% раствор ДМСО в эквивалентном объеме. Растворы препаратов сравнения, приготовленные на изотоническом растворе хлорида натрия, вводили внутрибрюшинно.

Острую токсичность 4-гидрокси-5-(2-арил-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил)-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов (VIа-и) оценивали на нелинейных белых мышах самцах массой тела 18-20 г. Для этого животных распределяли на равные по численности и массе тела группы, по 10 животных в каждой.

Растворы 1,3-тиазинов (VIа-и) в смеси ДМСО:вода (1:5) вводили однократно, внутрибрюшинно в интервале доз 200 мг/кг – 2000 мг/кг. На каждой группе испытывали одну дозу препарата. Испытанию подвергалось 5 доз, включая дозу, не вызвавшую эффект ни у одного из животных в группе, и дозу, вызвавшую эффект у всех животных группы. Выживаемость животных определяли, наблюдая эффект через 24 ч и окончательно через двое суток от момента введения исследуемого соединения. Регистрировали развитие основных симптомов и время гибели животных. В ходе эксперимента наблюдали угнетение двигательной активности животных, снижение болевой чувствиительности, всех видов рефлекторной активности. При увеличении доз отмечали угнетение дыхания, отсутствие всех видов чувствительности. Гибель экспериментальных животных наступала на фоне клонико-тонических судорог и остановки дыхания. Расчет среднесмертельной дозы (LD50) проводили с помощью пробит-анализа методом Миллера-Тейнтера [4]. Результаты определения LD50 представлены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Острая токсичность 1,3-тиазинов (VIа-и) 3.2.2 Определение антимикробной и противогрибковой активности Исследования проводили на кафедре микробиологии СПХФА совместно с к.биол.н., доцентом Ананьевой Е. П.. Антимикробную активность тиазинов (VIа-и) определяли методом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде мясопептонном бульоне (МПБ). В качестве тест культуры использовали грамположительные бактерии Staphylococcus аureus (St. aureus) штамм Р 209 и грамотрицательные бактерии Escherichia coli (E.

coli) ATCC 25922, соответственно, а также дрожжи Candida аlbicans ATCC 885-653. Штаммы тест-организмов были выбраны в соответствии с рекомендациями ГФ XI [9, с. 194]. Микробная нагрузка составляла 1000 клеток/мл.

Для достижения соответствующей концентрации микробных клеток готовили суспензию микроорганизмов в физиологическом растворе в соответствии со стандартом мутности 10 ЕД (1 млрд. клеток/мл), затем через ряд последовательных разведений получали конечную концентрацию микробных клеток.

В ряд пробирок разливали по 1 мл МПБ или среды Сабуро, соответственно для бактерий и грибов. В первую пробирку вносили 1 мл раствора исседуемого соединения и проводили последовательные разведения в ряду пробирок, (перенося по 1 мл из предыдущей в последующую) затем в каждую пробирку ряда вносили по 0,1 мл микробной взвеси (104 клеток/мл), пробирки культивировали при 37 °С для бактерий и при 24 °С для грибов 24 ч.

Из пробирки, где не наблюдали роста культуры, (помутнение среды) делали высев в чашки Петри на мясопептонный агар (МПА) для стафилококка и кишечной палочки и на агаризованную среду Сабуро для C.albicans.

Чашки культивировали при 37 °С для бактерий и при 24 °С для грибов 24 ч.

3.2.3 Определение противосудорожной активности Антагонизм с тиосемикарбазидом оценивали на белых нелинейных мышах-самцах массой тела 18-20 г по способности 4-гидрокси-5-[2-(4хлорфенил)-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (VIи) предупреждать развитие судорог у животных. Оценку противосудорожного эффекта проводили по изменению латентного времени первого судорожного приступа, по наличию судорог и гибели животных. Соединение (VIи) вводили животным внутрибрюшинно (за 30 минут до конвульсанта) в дозах и 12.7 мг/кг (1/100 LD50) и 127.7 мг/кг (1/10 LD50). Контрольной группе животных вводили 20% раствор ДМСО в эквивалентном объеме.

Таблица 3.9 – Противосудорожная активность тиазина (VIи) В качестве препарата сравнения использовали ГАМК миметик – вальпроат натрия, в дозе 60 мг/кг, в каждой группе по 10 животных. Результаты испытаний представлены в таблице 3.9.

3.2.4 Определение анальгезирующей активности Анальгезирующую активность оценивали в тесте «tail-flic». Термическое раздражение кожи хвоста крыс вызывали с помощью сфокусированного теплового пучка. Регистрировали латентный период двигательной реакции.

4-Гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Нтиазин-2,6-дион (VIи) вводили животным внутрибрюшинно за 30 минут до опыта в дозах 12.77 мг/кг и 127.7 мг/кг. Контрольной группе животных внутрибрюшинно вводили 20% раствор диметилсульфоксида в эквивалентном объеме, в качестве препарата сравнения использовали метамизол натрия в дозе 100 мг/кг, в каждой группе по 10 животных. Результаты испытаний представлены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 – Анальгезирующая активность тиазина (VIи) в тесте ”tail-flik” 3.3 Определение противоопухолевой активности 4-гидроксиN-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-диона (IIк) Исследование проводилось совместно с Шутовым Р. В. под руководством д.м.н. Стукова А. Н., на 30 мышах SHR самцах в возрасте 2.5-3 месяцев с массой тела 22-30 г. Опухоль Эрлиха была перевита подкожно введением 0.2 мл 10%-ной взвеси клеток асцитной опухоли Эрлиха в стерильном физиологическом растворе. Мышам испытуемой группы вводили 4-гидроксиN-(2-гидроксифенил)-этанимидоил]-2H-1,3-тиазин-2,6-дион (IIк) внутрибрюшинно ежедневно в течение 5 дней, начиная через 48 часов после перевивки опухоли. Тиазин (IIк) вводили в дозе 100 мг/кг в виде взвеси в стерильном физиологическом растворе из расчета 0,4 мл раствора на 20 г массы тела мыши. Мышам контрольной группы вводили внутрибрюшинно физиологический раствор в те же сроки и в том же объеме. С 7 дня после перевивки у всех мышей производилось измерение размеров опухоли с определением её объема по формуле: V = A·B2· / 6, где «А» – наибольший размер опухоли в мм, «В» – перпендикулярный ему размер.

Измерения опухолей производились до 21 дня после перевивки – дня начала гибели мышей от опухоли Результаты измерения объема опухоли у мышей представлены в таблице 3.11. Противоопухолевая активность оценивалась по проценту торможения роста опухоли, индексу эффективности [106], индексу роста опухоли [17] и по выживаемости мышей.

Процент торможения роста опухоли (Т%) и индекс эффективности (торможения) (ИЭ) определяли по формулам: T% = [(VК-VЭ)/·VК] 100% и ИЭ = VК/VЭ, где VК – средний объем опухоли у животных контрольной группы, VЭ – средний объем опухоли у животных опытной группы (табл. 3.12).

Индекс роста опухоли (ИР) определяли по формуле: ИР = SЭ/SК, где SЭ – площадь под кинетической кривой роста опухоли в группе мышей, получавших препарат, a SК – площадь под кинетической кривой роста опухоли мышей контрольной группы. Для измерения площади под кинетической кривой роста опухоли использовали метод трапеций, базирующийся на формуле:

где Vi – объем опухоли в соответствующем измерении под номером i, n – число измерений, t1 –время в днях между первым и вторым измерениями, t2 – время в днях между вторым и третьим измерениями, tn-1 –время в днях между предпоследним и последним измерениями.

Таблица 3.11 – Влияние соединения (IIк) на рост солидной опухоли Эрлиха у мышей Таблица 3.12 – Противоопухолевый эффект тиазина (IIк) у мышей с подкожной опухолью Эрлиха Примечание: отличия от контроля во всех опытных группах статистически существенны (р 0,05) Статистическую обработку результатов производили по методу Стьюдента-Фишера и по непараметрическому критерию Уилкоксона-Манна-Уитни (критерию U).

3.3 Методы оценки качества 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидроН-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3-тиазин-2,6-диона (VIи) 1. Растворяют 0.01 г тиазина (VIи) в 4 мл 96.5% этанола при нагревании на кипящей водяной бане, прибавляют 1 каплю 25% раствора аммиака и капли раствора нитрата кобальта, выпадает фиолетовый осадок.

2. К 0.02 г тиазина (VIи) в сухой выпарительной чашке добавляют 3-5 капель концентрированной серной кислоты и нагревают на плитке 1 мин. Развивается ярко-желтое окрашивание, которое после добавления 5-7 капель воды переходит в желто-зеленое окрашивание с ярко-зеленой флюорсценцией.

3. К 0.02 г соединения (VIи) в сухой выпарительной чашке добавляют 3-5 капель концентрированной азотной кислоты и нагревают на плитке мин. Развивается оранжево-жёлтое окрашивание.

4. К 0.01г тиазина (VIи) в выпарительной чашке прибавляют 10 капель 10% раствора гидроксида натрия и нагревают на плитке в течении 3 мин.

Охлаждают до комнатной температуры, подкисляют 10 каплями 10% соляной кислоты и добавляют 1 каплю раствора нитрата свинца. Выпадает черный осадок.

5. Растворяют 0,01г вещества (VIи) в 4 мл этанола 96.5%, прибавляют 2 капли раствора сульфата меди и 2 капли раствора гидроксида натрия. Выпадает ярко-зеленый осадок.

6. Растворяют 0.01 г тиазина (VIи) в 4 мл 96.5% этанола при нагревании на кипящей водяной бане и к 0.5 мл полученного раствора прибавляют 1 каплю реактива Драгендорфа. Выпадает оранжево-желтый осадок.

7. Растворяют 0.01 г тиазина (VIи) в 2 мл ацетона и 0.2 мл полученного раствора наносят на линию старта хроматографической пластинки «Сорбфил» размером 5х15 см. Пластинку с нанесенной пробой высушивают на воздухе в течение 5 мин., затем помещают в хроматографическую камеру в ситеме растворителей ацетон-гексан (1 : 2). Хроматографируют восходящим методом. Когда фронт растворителя пройдет 10 см от линии старта, пластинку вынимают из камеры и сушат на воздухе в течение 10 мин. Хроматограмму просматривают в ультрафиолетовом свете (254 нм). На хроматограмме должно наблюдаться только одно пятно (Rf=0,41), флюоресцирующее яркожелтым цветом.

8. Спектры ЯМР 1Н, ИК и УФ тиазина (VIи) должны совпадать со спектрами стандартного образца тиазина (VIи) (рис. 4.23, 4.24, с. 156). Приготовление рабочего стандартного образца тиазина (VIи) описано на с. 64.

3.3.2 Определение чистоты и посторонних примесей Для определения чистоты и посторонних примесей в образце 4-гидрокси-5-[2-(4-хлорфенил)-2,3-дигидро-1Н-1,5-бензодиазепин-4-ил]-2Н-1,3тиазин-2,6-диона (VIи) использовали метод тонкослойной хроматографии по методике пункта 7 раздела 3.3.1. На хроматограмме должно наблюдаться только одно пятно (Rf=0.41), флюоресцирующее ярко-желтым цветом.

Для того чтобы убедится в применимости закона Бугера-Ламберта-Бэра к тиазину (VIи) при = 312 нм точную навеску 0.025 г тиазина (VIи) помещают в мерную колбу объемом 50 мл, растворяют в небольшом количестве 96% этанола и добавляют 96.5% этиловый спирт до метки. Точно 5 мл этого раствора переносят в мерную колбу на 50 мл и доводят 96.5% эталоном до метки (раствор № 1). Для приготовления растворов (№ 2-6, табл. 3.13) используют необходимые количества раствора 1 и 96% этилового спирта. Определяют оптическую плотность растворов (№ 1-6) при = 312 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. Рассчитывают коэффициент корреляции (r) между значениями концентраций растворов (№ 1-6) и их оптической плотности в программе Microsoft Exel 2003.

Таблица 3.13 – Данные для приготовления растворов тиазина (VIи) и значения их оптической плотности D = 30.76c, r = 0.9956; 0.9956 > 0.98, значит между оптической плотностью спиртовых растворов вещества (VIи) и их концетрацией существует линейная зависимость, т. е. для спритовых растворов тиазина (VIи) при = нм выполняется закон Бугера-Ламберта-Бэра.

Приготовление рабочего стандартного образца тиазина (VIи). Навеску тиазина (VIи) (~2 г) трижды перекристаллизовывали из диоксана (ХЧ, ТУ 6–09–06–658–75) и выдерживали 24 ч в термостате при 80°С. Полученный тиазин (VIи) принимали за рабочий стандартный образец, так как удельный показатель поглощения раствора тиазина (VIи) при =312 нм после повторной очистки указанным выше способом не изменялся.

Определение удельного показателя поглощения растворов тиазина (VIи). Точную навеску ~ 0.025 г рабочего стандартного образца тиазина (VIи) помещали в мерную колбу объемом 50 мл, растворяли в небольшом количестве 96% этанола и добавляли 96.5% этиловый спирт до метки. Точно 1 мл полученного раствора переносили в мерную колбу на 25 мл и доводили 96.5% этанолом до метки. Измеряли оптическую плотность полученного раствора при 312 нм в кювете толщиной 1 см и рассчитывали значение удельного показателя поглощения (E1%1см). Для статистически достоверного определения (E1%1см) использовали значения оптической плотности пяти растворов тиазина (VIи) после первой и повторной очистки (табл. 3.14). Статистическую обработку результатов измерений проводили методом, приведённым в Государственной Фармакопее XI [8, с. 200].

Таблица 3.14 – Результаты статистической обработки значения удельного показателя поглощения E1%1см раствора тиазина (VIз) при =312 нм Сравнения двух средних значений удельного показателя поглощения проводили методом, приведённым в ГФ XI [8, с. 208]. Для этого проверяли статистическую достоверность гипотезы Eср1 = Еср2.

1. Устанавливали наличие статистически значимого различия между дисперсиями (Sопыт 1)2 и (Sопыт 2)2 с помощью сравнения значений рассчитанного и найденного при P = 99% критерия Фишера (F).

Так как F < F (99%, 4, 4), то различие значений S12 и S22 не является статистически значимым.

2. Устанавливали наличия значимости разности Eср1 – Еср2 с помощью сравнения значений рассчитанного и найденного при P = 95% критерия Стьюдента (t).

Для этого рассчитывали средневзвешенное значение дисперсии (S2) и дисперсию разности (S2(Eср1 – Еср2)) S2= 31.11, S2(Eср1 – Еср2) = 12.44, t = 0.20, t (95%, 8) = 2. Так как t < t (95%, 8), то значение Eср1 – Еср2 является статистически не значимым и следовательно гипотеза Eср1 = Еср2 является статистически достоверной.

Количественное определение тиазина (VIи) Количественное содержание тиазина (VIи) в образце определяли методом УФ-спектрофотометрии.

Для определения концентрации исследуемого раствора использовали калибровочный график.

Точную навеску ~ 0.025 г тиазина (VIи) помещали в мерную колбу объемом 50 мл, растворяли в небольшом количестве 96.5% этанола и добавляли 96.5% этиловый спирт до метки. Точно 1 мл полученного раствора переносили в мерную колбу на 25 мл, доводили 96.5% этанолом до метки и измеряли его оптическую плотность при =312 нм в кювете толщиной 1 см.

Концентрацию полученного раствора определяли по калибровочному графику. Количественное содержание тиазина (VIи) в % рассчитывали по формуле (1):

где Х – количественное содержание тиазина в %, Cx – концентрация раствора (мг/мл), определенная по калибровочному графику, W – разведение, а – масса навески в граммах.

Таблица 3.15 – Данные для приготовления растворов рабочего стандарта тиазина (VIи) и значения их оптической плотности Для построения калибровочного графика готовили эталонные растворы (№ 1-6) стандарта тиазина (VIи) (табл. З.15) аналогично приготовлению растворов (№ 1-6) для подтверждения выполнения закона Бугера-ЛамбертаБэра. Строили график зависимости оптической плотности (D) от концентрации (мг/мл) эталонных растворов рабочего стандарта тиазина (VIи).

4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Синтез и доказательство строения целевых соединений 4.1.1 Новый одностадийный метод синтеза 5-ацил-4-гидроксиН-1,3-тиазин-2,6-дионов Несмотря на то, что полигидрокси(оксо)-1,3-тиазины и их производные привлекают все большее внимание, благодаря обнаружению ценных, практически важных свойств – среди них найдены вещества, обладающие антимикробной, противовирусной и противоопухолевой активностью, спектр синтетических подходов к этой группе соединений весьма узок. В соответствии с основной целью работы мы решили использовать тиоцианат-ион в качестве трехатомного фрагмента для построения тиазинового цикла.

Нами впервые было установлено [27, 28, 125], что при взаимодействии малоновой кислоты с роданидом калия и двумя эквивалентами уксусного ангидрида в уксусной кислоте при комнатной температуре с выходом 69% образуется 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iа) (рис. 4.1).

OH O S O O S O

Рисунок 4.1 – Синтез 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионов (Ia-в) Ранее тиазин (Iа) был получен нагреванием смеси ксантогенамида, малоновой кислоты и PCl3 [126], но по данным авторов этой работы, продукт реакции плавился при 184 °С. Воспроизведя этот синтез, мы получили вещество с т. пл. 198-200 °С, однако, выход целевого тиазина (Iа) оказался весьма низок (~5%). Кроме того, необходимо было синтезировать коммерчески недоступный ксантогенамид в две стадии – алкилированием ксантогената калия и последующим аминолизом (выделение алкилмеркаптана!). Оба образца 1,3-тиазина (Iа) идентичны соединению, образующеемуся при С-ацетилировании труднодоступного и малостабильного 2,4,6-триоксо-1,3-тиазина (рис. 4.1). Пробы смешения веществ, полученных разными методами, не дают депрессии температуры плавления, их ИК и ЯМР спектры идентичны.

Реакции малоновой кислоты с роданидом калия и пропионовым или масляным ангидридами в растворах соответствующих кислот в аналогичных условиях дают 5-пропионил- и 5-бутирил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дионы (Iб и Iв), соответственно (рис. 4.1).

Предлагаемый нами метод синтеза 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазиндионов (Iа-в) представляется исключительно удобным из-за доступности и дешевизны исходных веществ и простоты реализации процесса. Действительно, реакция завершается через 48 ч при комнатной температуре, выделение продукта реакции состоит в разбавлении реакционной массы водой с последующим фильтрованием. Все сказанное выше свидетельствует о преимуществе нового метода синтеза 5-ацил-1.3-тиазинов (Iа-в) и решает проблему доступности этих соединений для дальнейших исследований.

Предполагаемый механизм образования 5-ацетил-4-гидроксиН-1,3-тиазин-2,6-диона (Iа) представлен на рисунке 4.2 и включает в себя образование смешанного ангидрида малоновой и уксусной кислот, ацилизотиоцианата циклизующегося в оксазин, стабилизированный карбанион которого ацилируется второй молекулой уксусного ангидрида. Последующая перегруппировка 5-ацетил-1,3-оксазин-2-тиона приводит к продукту реакции – 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-диону (Iа).

OOH KSCN

O O O N CS

O OH O N S

O N S O N S

Рисунок 4.2 – Предполагаемый механизм образования тиазина (Iа) В масс-спектрах соединений (Iа-в) (с. 36-38), в соответствии с обычной схемой распада гидрокси(оксо)тиазинов, присутствуют пики молекулярных [М+] и дочерних ионов [М+ - COS], [М+ - COS - СО], [М+ - COS - RCO], [М+ COSRCO - NH].

В спектрах ЯМР 1Н соединений (Iа-в) в CDCl3 (с. 36-38) наблюдаются сигналы протона группы NH ( 8.4-9.0 м. д.) и алкильных групп ацила ( 1.0м. д.). Найболее характерным является присутствие чрезвычайно слабопольного сигнала ( 17.67-18.08 м. д.) протона группы ОН, вовлеченного во внутримолекулярную водородную связь, который не наблюдается в ДМСОd6. В спектрах ЯМР С тиазинов (Iа-в) в ДМСО-d6 (с. 36-38) наблюдаются сигналы карбонильных атомов углерода ацильной группы С5С(=О)R ( 198и 8-40 м. д.), отсутствующие в спектре 2,4,6-триоксо-1,3-тиазина и типичные сигналы атомов углерода тиазинового цикла С2, С4, С6 и C5 ( 179.5и 100.4-101.2 м. д., соответственно).

ИК спектры 5-ацилтиазинов (Iа-в) (с. 36-38) весьма близки спектрам 2,4,6-триоксотиазина и 2-замещенных-4-гидрокси-6-оксо-1,3-тиазинов, но отличаются появлением полос валентных колебаний «кетонного» карбонила в области 1710 см-1, широкими полосами валентных и деформационных колебаний групп NН и ОН, связанных водородной связью, и связей С–Н алкильных групп.

5-Ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iа) реагирует с иодметаном в присутствии К2СО3, образуя продукт N-метилирования – 5-ацетил-4гидрокси-3-метил-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iг) (рис. 4.3).

S O S O O S O

Рисунок 4.3 – Метилирование 5-ацетилтиазина (Iа) В спектре ЯМР 1H и 13C соединения (Iг) (стр. 38) присутствует характерный синглет группы NСН3 3.44 м. д. и 29.3 м.д., в масс-спектре – пик молекулярного иона с m/z 201 (50%, [М+]).

При обработке избытком диазометана в эфире 5-ацетил-4-гидрокси-2Нтиазин-2,6-дион (Iа) образует продукт диметилирования – 5-ацетилметокси-3-метил-2Н-1,3-тиазин-2,6-дион (Iд) (рис. 4.3).

В спектре ЯМР 1H и 13C соединения (Iд) (стр. 39) присутствует характерные синглеты групп NСН3 (3.36 м. д. и 31.4 м. д.) и ОСН3 (3.97 м. д. и 58. м. д.). В масс-спектре – пик молекулярного иона с m/z 215 (7%) [М+].

4.1.2 Новый региоселективный метод синтеза 1-замещенныхалкилурацилов Вследствие малой доступности 5-ацил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазиндионов (Iа-в) их реакции с нуклеофилами ранее не изучались. Эти реакции интересны с точки зрения синтеза новых биологически активных веществ, и как модели превращения этих веществ в результате участия их в физиологических процессах протекающих в живых организмах.

O S O O S O

I, R1 = Me (a), Et (б), Pr (в).

II, R1 = Me; R2 = Н (а), CH2CH=CH2 (б), C6H13 (в), CH2CH2OH (г), CH2CH(OH)CH2- OPh (д), CH2CH2COOH (е), CH2Ph (ж), CH2(C6H4-Cl-3) (з), Ph (и), 2-HOC6H4 (к), 3-AcC6H4 (л), 3-(НОCH2)C6H4 (м), 4-MeC6H4 (н), 4-MeOC6H4 (о), 1-нафтил (п), 2-нафтил (р), 1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-1H-пиразол-4-ил (с), NHCOPh (т), 2-NH2C6H4 (у); R1 = Pr, R2 = 4-MeC6H4 (ф).

III, R1 = Me, R2 = CH2CH2OH (а), CH2CH2OAc (б), CH2CH=CH2 (в), C6H13 (г), CH2Ph (д), Ph (е), 4-MeOC6H4 (ж), 4-MeC6H4 (з), 2,3-MeC6H3 (и), 4-EtOOC-C6H (к), 4-BrC6H4 (л), 2-NH2C6H4 (м), 2-OHC6H4 (н), 2-ClC6H4 (о), 3-NO2-C6H4 (п), 3-HOCH2C6H4 (р), 3-MeCOC6H4 (с), 2-пиридил (т), 1-нафтил (у), 2-нафтил (ф), 1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-1H-пиразол-4-ил (х), 2-гидрокси-1-(гидроксиметил)-2-(4-нитрофенил)этил-1 (ц), 2-(6-метилурацил-1-ил)этил-1 (ч);

Рисунок 4.4 – Взаимодействие 5-ацилтиазинов (Iа-в) с первичными аминами Исследование реакции тиазина (Iа) с первичными алкил- и ариламинами в этаноле или диоксане показало, что она протекает с образованием только соответствующих оснований Шиффа (IIа-ф) (рис. 4.4) даже в присутствии значительного избытка амина и при продолжительном кипячении реакционной смеси [22, 30]. Соединения (IIа-ф) представляют собой устойчивые, хорошо кристаллизующиеся вещества, растворимые в диоксане и ацетоне.

Состав полученных соединений подтвержден элементным анализом, молекулярных и дочерних ионов: M+.; [M - CO]+.; [M - COS(COSH)]+.; [M CO - HNCO]+.; [M - R2]+; [M - CO - COS(COSH)]+; [M - 2CO - HNCO]+.; [M - CO - COS(COSH) - R1]+; [M - R2N=CR1]+; [R2N=CR1]+, [M - CO - HNCO - COS (COSH)]+; [M - COS(COSH) - R1NCO]+. Предполагаемые пути фрагментации этих соединений при электронном ударе представлены на рисунке 4.5.

В большинстве случаев предпочтительными оказываются пути А-В. Последний из них, особенно характерен для ароматических заместителей R2.

O S O O S O

Рисунок 4.5 – Предполагаемые пути фрагментации соединений (IIа-ф) В спектрах ЯМР 1Н полученных 5-алкил(арил)иминотиазинов (IIа-ф) в ДМСО-d6 (табл. 4.2) присутствуют синглеты протонов групп ОН (12.58-14. м. д.), NH (11.32-11.87 м. д.), сигналы атомов водорода алкильных групп, связанных с атомом С5 (0.75-2.77 м. д.), и алкильных или арильных заместителей у иминного атома азота. В спектрах ЯМР 13С (табл. 4.3) наблюдаются сигналы «иминного» атома углерода группы С5С=N (~180 м.д.), атомов углерода алкильных или арильных заместителей, связанных с атомом азота, отсутствующие в спектрах исходных 5-ацилтиазинов, и сигналы атомов С5 (96- м.д.) и С2 - С6 (171-175 м.д.) тиазинового цикла.

При этом в спектрах иминотиазинов (IIа-ф) отсутствуют характерные для исходных 5-ацилтиазинов (Iа-в) сигналы протона 4-гидроксильной группы, связанного внутримолекулярой водородной связью, в области 17-18 м.д., и сигналы атомов углерода ацильных групп, расположенные в спектрах исходных 5-ацилтиазинов (Iа-в) вблизи 200 м.д.

ИК спектры 5-алкил(арил)иминотиазинов (IIа-ф) (таблетки с КBr, табл.

4.2) характеризуются наличием полос валентных и деформационных колебаний групп NН и ОН, связанных водородной связью (3100-3500 см-1), и валентных колебаний групп С=О и С=N (1570-1700 см-1).

В УФ спектрах (табл. 4.2) соединений (IIа-ф) в 96.5% этаноле присутствуют три интенсивные полосы поглощения: 199-205, 260-263 и 297-310 нм, в отличие от исходных 5-ацилтиазинов (Iа-в), которые поглощают при 206-208, 216-218 и 276-279 нм.

Таким образом, при взаимодействии 5-ацилтиазинов (Iа-в) с первичными аминами в этих условиях тиазиновый цикл не раскрывается, а образуются только основания Шиффа (IIа-ф).

В более жестких условиях, происходит глубокая трансформация тиазинового цикла: нами впервые было показано [22, 30, 125] что, при кипячении тиазина (Iа) в избытке анилина с хорошим выходом образуется 1-фенилметилурацил (IIIе). Исследование применимости этой новой, ранее не описанной, реакции к другим первичным аминам показало, что 5-ацилтиазины (Iа-в) при взаимодействии с первичными алкил-, арил- и гетероариламинами в кипящем ДМФА региоселективно образуют 1-замещенные-6-алкилурацилы (IIIa-ш) с выходами 60-85% (рис. 4.4). Вероятно, сначала образуется основание Шиффа, которое при нагревании теряет молекулу COS, а образующийся промежуточный линейный интермедиат стабилизируется в результате переноса протона и образования ацилизоцианата, который затем циклизуется в 1-замещенный-6-алкилурацил. Действительно, при кипячении в ДМФА оснований Шиффа (II) были получены 1-замещенные 6-алкилурацилы (III).

При нагревании 5-ацилтиазинов (Iа-в) с избытком высокоосновных аминов (бензиламин и алкиламины) кроме 1-замещенных-6-урацилов (III), образуются симметричные N,N’-дизамещенные мочевины (рис. 4.6), благодаря взаимодействию аминов с выделяющейся в процессе реакции серокисью углерода – этот процесс хорошо известен [47].

COS RN H

Рисунок 4.6 – Образование N,N’-дизамещенных мочевин Однако это обстоятельство не является серъезным недостатком, т. к. продукты реакции легко разделяются, благодаря тому, что урацилы (III) растворимы в водных растворах щелочей, а мочевины – нет.

Предлагаемый нами метод оказался пригодным для синтеза производных 6-метилурацила содержащих у атома N1 весьма сложные полифункциональные заместители. Например, при нагревании в ДМФА иминотиазина (IIс), полученного из тиазина (Ia) и 4-аминоантипирина образуется 6-метилурацил (IIIx), а бисимин, полученный из этилендиамина и двух эквивалентов тиазина (Iа), дает этиленбис(6-метилурацил) (IIIч) (рис. 4.7).

Рисунок 4.7 – Синтезированные 1-замещенные-6-метилурацилы Возможность применения этого метода для синтеза ациклических аналогов N1-нуклеозидов 6-алкилурацилов продемонстрирована нами на примере некоторых алканоламинов. В частности, используя первичный диалканоламин – 2-амино-1-(4-нитрофенил)-пропан-1,3-диол – продукт гидролиза левомицетина был синтезирован 6-метилурацил (IIIц).

Нами было установленно, что 5-ацетил-4-гидрокси-2Н-1,3-тиазин-2,6дион (Iа) при кипячении в пиридине по аналогичному механизму образует 6-метил-2H-1,3-оксазин-2,4-дион (рис 4.8).

Рисунок 4.8 – Синтез 6-метил-2H-1,3-оксазин-2,4-диона Состав полученных соединений подтвержден элементным анализом, строение – методами ЯМР 1Н и 13С, УФ, ИК и масс-спектроскопии. В спектрах ЯМР 1Н урацилов (IIIа-м) в ДМСО-d6 (табл. 4.5) присутствуют характерных для 6-метилурацилов синглеты протонов групп NH (11.2-11.35 м. д.), С5Н (5.44-5.65 м. д.) и С6СН3 (1.75-2.25 м. д.).

В спектрах 13С ЯМР этих веществ (табл. 4.6) наблюдаются характерные сигналы атомов углерода С5 (100.6-101.2 м. д.), С2 (153.6-155 м. д.), С4 (162.4м. д.), С6 (151.1-151.9 м. д.) и группы С6СН3 (19.1-20.3 м. д.). Значения химсдвигов полностью согласуются с литературными данными для полученных ранее соединений [99-102].

В ИК спектрах 1-замещенных 6-метилурацилов (IIIа-м) в таблетках КBr (табл. 4.5) наблюдаются полосы валентных и деформационных колебаний групп NН (3025-3260 см-1) и С=О (1655-1670 и 1705-1715 см-1). УФ спектры (табл. 4.5) соединений (IIIа-м) в 96.5% этаноле характеризуются наличием двух максимумов поглощения: 199-208 и 260-267 нм.

Таблица 4.1 – Данные масс-спектров 4-гидрокси-5-[1-N-замещенных-этанимидоил]H-1,3-тиазин-2,6-дионов (IIа–ф): m/z (Iотн., %)а Продолжение таблицы 4. Примечание: а Интенсивность пика не указана, если она не превышает 10%.

Таблица 4.2 – Данные УФ, ИК и 1Н ЯМР спектров 4-гидрокси-5-[1-N-замещенных-этанимидоил]H-1,3-тиазин-2,6-дионов (IIа–ф) УФ спектр (EtOH), макс, Продолжение таблицы 4. Продолжение таблицы 4. 203 (2.28), 261 (1.59), 3460, 2970, 1675, 1615, 13.50 уш. c 8.85 уш. c Примечание: а Спектр 1Н ЯМР записан в CDCl3.

Таблица 4.3 – Данные спектров ЯМР 13С 4-гидрокси-5-[N-замещенных-этанимидоил]-2H-1,3-тиазиндионов (IIа–ф) в ДМСО-d6,, м.д.

IIб 174.4 167.9 96.9 163.1 180.1, 18.6 132.3, 117.2, 45. IIв 174.3 168.5 97.3 164.0 180.6, 18.8 44.6, 31.1, 28.7, 22.3, 26.3, 13. IIг 173.9 167.7 96.7 163.2 179.9, 18.7 58.7, 46. IIд 174.0 167.8 96.7 163.2 180.0, 18.7 158.2, 129.4, 120.7, 114.4, 69.5, 66.6, 46. IIе 173.8 167.8 96.7 163.1 179.9, 18.3 172.2, 39.1, 32. IIж 174.1 167.7 96.9 163.1 180.1, 18.8 135.8, 128.9, 127.9, 127.5, 47. IIз 174.3 167.9 97.1 163.1 180.2, 18.2 138.4, 133.4, 130.7, 127.8, 127.4, 126.1, 46. IIи 173.4 168.4 97.6 163.0 180.6, 20.7 135.7, 129.5, 128.3, 125. IIк 173.6 168.3 97.6 163.1 180.5, 20.5 151.5, 129.6, 126.9, 122.9, 119.3, 116. IIл 173.6 168.3 97.7 163.0 180.6, 20.8 197.1, 137.9, 136.2, 130.6, 129.9, 127.7, 125.8, 26. IIм 173.3 168.4 97.6 163.0 180.5, 20.7 144.5, 135.5, 129.2, 126.1, 124.0, 123.4, 62. IIн 173.5 168.3 97.4 163.0 180.4, 20.6 158.9, 128.3, 127.1, 114.7, 55. Продолжение таблицы 4. IIо 173.9 168.9 98.1 163.6 181.0, 21.1 138.5, 133.6, 130.5, 126.1, 21. IIп 174.5 168.6 98.0 163.1 180.7, 20.8 133.6, 131.8, 128.8, 128.5, 128.2, 127.7, 127.0, 125.5, 124.4, 121. IIр 173.4 168.4 97.8 163.0 180.6, 20.9 133.1, 132.7, 131.96, 129.3, 127.9, 127.7, 12.1, 126.9, 124.2, 123. IIс 175.3 168.2 98.1 163.0 180.6, 20.2 159.5, 150.7, 134.2, 129.2, 127.3, 124.9, 104.9, 35.1, 10. IIт 171.0 167.7 95.8 163.1 180.2, 17.8 165.0, 132.6, 131.1, 128.6, 127. IIу 176.8 168.7 96.4 162.9 180.2, 20.5 138.2, 132.9, 129.9, 125.9, 32.6, 21.3,14. Примечание: а Спектр записан в CDCl3.