МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО

ГАВРИЛЮК ДМИТРО ЯРОСЛАВОВИЧ

УДК 615.012:547.789:547.642

Синтез, перетворення та біологічна активність нових спіранових та
неконденсованих біциклічних похідних на основі 4-тіазолідонів

15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фармацевтичних наук

Львів – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фармацевтичної, органічної і біоорганічної
хімії Львівського національного медичного університету імені Данила
Галицького Міністерства охорони здоров’я України.

Науковий керівник: доктор фармацевтичних наук, професор

Лесик Роман Богданович

Львівський національний медичний університет

імені Данила Галицького, професор

кафедри фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Новіков Володимир Павлович

Національний університет «Львівська політехніка»,

завідувач кафедри технології біологічно активних сполук, фармації та
біотехнології;

доктор фармацевтичних наук, професор

Демченко Анатолій Михайлович

Інститут фармакології та токсикології АМН України,

завідувач відділу синтезу біологічно активних речовин.

Провідна установа: Національний фармацевтичний університет
МОЗ України, кафедра медичної хімії (м. Харків)

Захист відбудеться » 25 » травня 2007 року о 10оо год.
на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.600.02 у Львівському
національному медичному університеті імені Данила Галицького за адресою:
79010, м. Львів, вул. Пекарська, 69.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Львівського національного
медичного університету імені Данила Галицького (79000, м. Львів, вул.
Січових Стрільців, 6).

Автореферат розісланий » 24 » квітня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Гасюк Г.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Похідні тіазолідонів – це традиційно відомий клас
біологічно активних сполук, який до недавнього часу, в основному,
вивчався на предмет антимікробної, фунгістатичної та противірусної дії.
В останні десятиріччя завдяки комплексному використанню раціональних
методів створення “лікоподібних” молекул принципово переглянуто
фармакологічний потенціал зазначених гетероциклів. Так, ідентифіковано
нові ланки впливу тіазолідонів – афінітет до сімейства PPAR-рецепторів,
антиапоптичного біокомплексу Bcl-XL/BH3, фактору ракового некрозу TNF?,
інгібування UDP-NМurNAc/L-Ala лігази та пептиддеформілази PDF2,
біосистеми COX-2/5-LOX тощо. Успішний розвиток тематики зумовив
впровадження у медичну практику інноваційної групи протидіабетичних
засобів (глітазони) та клінічних досліджень оригінального нестероїдного
протизапального засобу (дарбуфелон), діуретика нового покоління
(етозолін), інгібітора альдозоредуктази (епальрестат) тощо. Крім того,
одержано серії тіазолідонів з протираковою, протизапальною,
антимікробною, противірусною, протитуберкульозною, антиоксидантною та
іншими видами активності, що відображено у роботах Б.С. Зіменковського,
О.В. Владзімірської, В.П. Музиченка, Й.Д. Комариці, В.Д. Лук’янчука,
Р.Б. Лесика, Ohishi Yoshitaka, B.B. Lohray, K.A. Reddy, Mui Mui Sim,
C.J. Andres, T. Sohda, D.L. Mohler та інших. Серед похідних тіазолідону
останнім часом зростає роль неконденсованих біциклічних та спіранових
систем, для яких поряд з традиційними антимікробною (P. Vicini, A.
Geronikaki, 2006; S. Papakonstantinou-Garoufalias, 2002) та
антигрибковою (A. Dandia, 2006) активностями проводились дослідження на
протираковий ефект (Milind Rajopadhye, F.D. Popp, 1987). Проте слід
відзначити, що наведені дослідження мали спорадичний характер. Тому
поглиблене вивчення нових спіранових та неконденсованх біциклічних
похідних з тіазолідиновим фрагментом, як різноплановим біофором,
представляє безперечний інтерес як з теоретичної точки зору, так і в
плані спрямованого синтезу потенційних лікарських засобів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами. Дисертаційна робота
виконана згідно з планом проблеми “Фармація” МОЗ України і є фрагментом
комплексної науково-дослідної роботи Львівського національного медичного
університету імені Данила Галицького (№ державної реєстрації
0101U009227, шифр теми ІН 10.06.0001.01). Дослідження протиракової та
протитуберкульозної активностей синтезованих сполук проводились у рамках
міжнародних програм Національного інституту здоров’я США: Developmental
Therapeutics Program (DTP) та Tuberculosis Antimicrobial Acquisition &
Coordinating Facility (TAACF).

Мета та завдання дослідження. Метою даної роботи був синтез нових
спіранових та неконденсованх біциклічних похідних на основі
4-тіазолідонів і пошук серед них ефективних та малотоксичних речовин з
протипухлинною, антимікробною, протигрибковою та протитуберкульозною
активностями як потенційних лікарських засобів.

Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:

синтезувати оригінальні спіранові системи на основі
5-(2-гідроксиарил)-3-арил-4,5-дигідро-1Н-піразолів і тіазолідонів та
одержати їх іліденпохідні;

синтезувати нові неконденсовані біциклічні системи на основі реакцій
[2+3]-циклоприєднання 2,4-тіазолідиндіон-2(4)-тіосемікарбазонів і
похідних малеїнової кислоти, ароїлакрилових кислот та бромацетофенону;

одержати серію гетероциклічних ансамблів з тіазолідиновим,
бензоксазинопіразоліновим, бензтіа(окса)зольними, тіопіранотіазольним
молекулярними фрагментами на основі ацилоксибензальдегідів
2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот;

вивчити спектральні характеристики синтезованих сполук;

дослідити протипухлинну, антимікробну, протигрибкову та
протитуберкульозну активності синтезованих сполук;

провести докінгові дослідження та QSAR-аналіз протимікробної активності
сполук, на основі чого висунути гіпотезу про механізм дії та
сформулювати деякі рекомендації до раціонального дизайну структури
антимікробних тіазолідонів.

Об’єктами дослідження були реакції спіроконденсації та
[2+3]-циклоконденсації у синтезі тіазолідонів, взаємодія тіазолідонів з
оксосполуками, реакції рециклізації, ацилювання, тіонування, алкілювання
та гетеродієнового синтезу.

Предметом дослідження стали спіранові та неконденсовані біциклічні
системи з тіазолідоновими фрагментами у молекулах як базові “структурні
каркаси” для пошуку біологічно активних сполук – потенційних лікарських
засобів.

Методи дослідження: органічний синтез, спектральні методи аналізу (ЯМР-,
мас-спектроскопія), рентгеноструктурний аналіз, елементний аналіз,
традиційний та високоефективний фармакологічний скринінг, QSAR-аналіз,
докінгові дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Запропоновано оригінальні методи
синтезу та одержано групу неописаних в літературі
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’(4
’)-тіазолідин-4’(2’)-онів та їх іліденпохідних. Опрацьовано синтетичні
підходи до одержання амідів
4-оксо-2-((2’(4’)-оксотіазолідин-4’(2’)-іліден)-гідразоно(-тіазолідиніл-
5-оцтової кислоти та
5-ароїлметил-2-((2’(4’)-оксотіазолідин-4’(2’)-іліден)-гідразоно(-тіазолі
донів-4.

Вперше синтезовано 4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)бензиліденгідразони
бензазол-2-тіоацетатних кислот та
4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)бензиліден-2-бензтіазолілгідразони, ряд
нових 2,4-тіазолідиндіонів з
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазиновим
фрагментом у боковому ланцюзі. Вивчено умови одностадійного синтезу
неконденсованих біциклічних систем з 4-тіазолідоновими фрагментами на
основі ацилоксибензальдегідів 2,4-тіазолідиндіон-5-оцтової кислоти,
ароматичних амінів та меркаптооцтової кислоти. Встановлено, що
2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон при взаємодії з ацетангідридом
рециклізує з утворенням похідних 4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазолу, а
ізомерний 2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон утворює
4-тіазолідонзаміщену спіранову систему —
4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нонен-2.

На основі досвіду попередніх досліджень проведено спрямований синтез 118
сполук. В результаті фармакологічного скринінгу ідентифіковано 22
“структури-лідери” з протираковою, протитуберкульозною, антимікробною та
протигрибковою активностями та низькими токсикометричними параметрами in
vivo. На основі QSAR-аналізу та докінгових досліджень запропоновано
рекомендації до раціонального дизайну антимікробних агентів з групи
бензоксазинопіразолінозаміщених тіазолідонів. Наукова новизна роботи
підтверджена деклараційним патентом України на корисну модель №15951
(2006 р.).

Практичне значення одержаних результатів. Представлений у даній роботі
експериментальний матеріал є новим у галузі спіранових та
неконденсованих біциклічних систем на основі 4-тіазолідонів. Проведено
систематичне дослідження фізичних та хімічних властивостей синтезованих
сполук, що важливо для теорії та практики органічного синтезу. Виявлено
ряд нових високоактивних та малотоксичних сполук для поглиблених
досліджень, які проявляють протипухлинну, антимікробну, протигрибкову та
протитуберкульозну активності. Сформульовано певні критерії для
спрямованого синтезу “лікоподібних” молекул з групи тіазолідонів із
зазначеними видами активності.

Фрагменти роботи впроваджено в науковий та навчально-методичний процеси
Національного фармацевтичного університету та Національного університету
“Львівська політехніка” (акти впровадження від 15.11.2006, 25.11.2006 та
06.12.2006).

Особистий внесок здобувача. Автором синтезовано 118 нових сполук в ряду
спіранових та неконденсованих біциклічних тіазолідонів, вивчена їх
будова, склад, реакційна здатність, деякі фізико-хімічні та спектральні
властивості, систематизовано результати фармакологічних досліджень,
здійснено узагальнення та формулювання положень та висновків, які
виносяться на захист. Співавторами наукових праць є науковий керівник, а
також науковці, з якими проводились спільні фізико-хімічні та біологічні
дослідження.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертаційної
роботи доповідались на V Всеукраїнській конференції студентів та
аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2004), ІІІ та ІV
Всеукраїнських конференціях молодих вчених та студентів з актуальних
питань хімії (Харків, 2005; Дніпропетровськ, 2006), VІ Регіональній
конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії
(Дніпропетровськ, 2005), VI Національному з’їзді фармацевтів України
„Досягнення та перспективи фармацевтичної галузі України” (Харків,
2005), Всеукраїнській науково-практичній конференції “Ліки-людині”
(Харків, 2005), І Міжнародній науково-практичній конференції
“Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів
створення лікарських препаратів”, (Тернопіль, 2006), Міжнародній
конференції «Хімія азотовмісних гетероциклів» ХАГ-2006 (Харків, 2006),
IV Львівсько-Люблінській конференції з експериментальної та клінічної
біохімії (Люблін, 2006), Міжнародній конференції “Organic chemistry
since Butlerov and Belstein until present” (Санкт-Петербург, 2006),
засіданні кафедри фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії ЛНМУ
імені Данила Галицького (Львів, 2006).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 15 наукових робіт, з
яких 5 статей у наукових фахових виданнях, 9 тез доповідей та 1
деклараційний патент на корисну модель.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із
вступу, п’яти розділів, висновків, списку літератури та 2 додатків (33
c.). Загальний обсяг дисертації 129 сторінок. Робота ілюстрована 22
таблицями (18 с.) і 11 рисунками (5 с.). Перелік використаної літератури
містить 111 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Синтез нових спіранових систем на основі 4-тіазолідонів

Поєднання тіазолідинового каркасу з іншими гетероциклічними фрагментами
є оправданим підходом до створення “лікоподібних” молекул з погляду
стратегії і логіки сучасної медичної хімії, адже дозволяє досягати
нового фармакологічного профілю, потенціювання дії чи зниження
токсичності. Тому одним із напрямків наших досліджень був синтез та
вивчення властивостей спіроконденсованих гетероциклічних сполук, що
поєднують тіазолідиновий цикл з фармакологічно привабливим
бензоксазинопіразоліновим фрагментом. Відомо, що взаємодія
2-гідроксизаміщених азолів з карбонільними сполуками є зручним підходом
до формування частково гідрованих азолобензоксазинових систем (Десенко
С.М. і співавт., ХГС, 1999, №6, 805). У нашій роботі ми адаптували
наведений підхід для тіокарбонільних сполук на прикладі
4-тіоксо-2-тіазолідинону (ізороданіну), який характерний
високореакційноздатним атомом сірки у положенні 4. Встановлено, що при
взаємодії ізороданіну з
5-(2-окси-5-R1-феніл)-3-(4-R2-феніл)-2-піразолінами в етанолі
утворюється гетероциклічна спіросистема (сполуки 2.1-2.3), яка поєднує
тіазолідиновий та бензоксазинопіразоліновий цикли. Одержані речовини
2.1-2.3 є метиленактивними гетероциклами, що дозволило одержати
ариліденпохідні 2.4-2.28 (схема 1) в умовах реакції Кньовенагеля
(середовище — оцтова кислота, каталізатор – безводний ацетат натрію).

З метою деталізації особливостей залежності “структура-біологічна
активність” синтезовано ізомерний
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’-т
іазолідин-4’-он (2.29). Слід відмітити, що використання
2-тіоксотіазолідону-4 чи його триетиламонійної солі в реакції з
5-(2-гідроксифеніл)-3-феніл-2-піразоліном не привело до очікуваного
результату. Тому для одержання сполуки 2.29 використано
2-карбетоксиметилтіо-2-тіазолін-4-он, що дозволило досягнути практично
кількісного виходу реакції. При наступній взаємодії сполуки 2.29 з
ароматичними альдегідами в умовах реакції Кньовенагеля одержано
5’-ариліденпохідні 2.30-2.48 (схема 2).

Схема 1

Схема 2

Структура синтезованих сполук підтверджена методами ПМР- та
хромато-мас-спектроскопії. Спектри ПМР синтезованих сполук характерні
субспектром бензоксазинопіразолінового циклу з AМX-cистемою фрагменту
СН2СН, кожен з протонів якої виявляється дублетом дублетів, хоча часто
сигнал метинового протону (HX) погано розділений. Варто відзначити, що
сигнал метиліденового протону сполук 2.4–2.28 суттєво зміщений у слабе
магнітне поле ((9,0 м.ч.), що, правдоподібно, можна пояснити утворенням
віртуального п’ятичленного кільця через внутрішньомолекулярний водневий
зв’язок цього атома з атомом кисню оксазинового циклу. Крім того, таке
розташування сигналу свідчить про Z-конфігурацію ариліденового фрагменту
синтезованих сполук.

З’ясовано, що
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-а
риліден-4’-тіазолідин-2’-они утворюють рівноважні таутомерні форми A і
B, зокрема у розчиненому стані (розчинник – ДМСО, дані спектрів ПМР), і
правдоподібно, переважає спіранова система (форма А), тобто рівновага
А?В зміщена вліво, а у кристалічному стані (рентгеноструктурний аналіз —
РСА, рис. 1) – форма із розімкнутим бензоксазиновим кільцем (форма В).

2. Синтез нових неконденсованих біциклічних 4-тіазолідонів

Встановлено, що взаємодія 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазону з
бромацетофеноном, арилмалеїнімідами, малеїнангідридом та
(-ароїлакриловими кислотами в середовищі оцтової кислоти приводить до
утворення неконденсованих біциклічних похідних 3.1-3.16. На нашу думку,
реакція реагенту з похідними малеїнової кислоти проходить через стадію
приєднання ізоформи тіосемікарбазону до подвійного зв’язку з наступною
рециклізацією проміжного продукту в 4-тіазолідоновий цикл.

Схема 3

Продовжуючи пошук нових біологічно активних сполук серед неконденсованих
біциклічних тіазолідонів, ми синтезували ряд 3-фурфурилпохідних
4-оксо-2-((2’-оксотіазолідин-4’-іліден)-гідразоно(-тіазолідиніл-5-оцтово
ї кислоти 3.22-3.24 та
5-ароїлметил-2-((2’-оксотіазолідин-4’-іліден)-гідразоно(-тіазолідону-4
3.17-3.21. Сполуки одержані взаємодією
4-(фурфурил)тіосемікарбазонотіазолідону-2, синтезованого на основі
фурфурилтіосемікарбазиду та ізороданіну, з арилмалеїнімідами та
(-ароїлакриловими кислотами в середовищі оцтової кислоти (схема 4).

З метою вивчення взаємозв’язку “структура-активність” ми синтезували
ізомерні біциклічні неконденсовані системи 3.27-3.40 (схема 5). У
реакціях [2+3]-циклоприєднання як S,N-бінуклеофіли використано
2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон та
2,4-тіазолідиндіон-2-(фурфурил)тіосемікарбазон, одержані взаємодією
відповідних тіосемікарбазидів з 2-карбетоксиметилтіо-2-тіазолін-4-оном в
середовищі етанолу, та ряд арилмалеїнімідів і (-ароїлакрилових кислот як
еквівалентів діелектрофільного синтону [C22+].

Схема 4

Схема 5

В спектрах ПМР всіх синтезованих 5-заміщених
2-((2’(4’)-оксотіазолідин-4’(2’)-іліден)-гідразоно(-4-тіазолідонів
3.2-3.40 група -CH2-CH- внаслідок діастереотопності протонів
метиленового фрагменту та карбонільного ефекту утворює характерну
систему AМХ, кожен з протонів якої виявляється дублетом дублетів. У
спектрах ПМР синтезованих 5-заміщених
3-фурфурил-2-((2’(4’)-оксотіазолідин-4’(2’)-іліден)-гідразоно(-4-тіазолі
донів (3.17-3.24, 3.33-3.40) протони метиленової групи фурфурильного
фрагменту проявляються у вигляді синглету при ~4,90 м.ч. та ароматичні
протони фуранового циклу у вигляді трьох широких синглетів при ~6,33
м.ч., ~6,45 м.ч., ~7,45 м.ч. Сигнали протонів метиленової групи
тіазолідинового циклу проявляються у вигляді чіткого синглету при
~4,28-4,39 м.ч. для сполук 3.2-3.24 та ~3,72-3,87 м.ч. для сполук
3.25-3.40. Протони амідної групи NН характерні сигналами в області
слабого магнітного поля при ~9,85-10,48 м.ч., а NН-груп тіазолідинових
циклів при ~11,40-11,80 м.ч.

При нагріванні 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазону в оцтовому
ангідриді, замість утворення спіросистеми, спостерігалась неочікувана
рециклізація сполуки в похідні тріазолу. В залежності від часу
проведення реакції одержано два продукти. Перший продукт ідентифіковано
як (5-тіоксо-4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазоліл-3)метилетантіоат (сполука
3.41), а другий продукт (3.42) як ацетильоване похідне 3.41.
Інтерпретація перебігу рециклізації здійснена за допомогою спектрів ПМР
та мас-спектрів. В мас-спектрах сполук 3.41 та 3.42 спостерігаються
молекулярні іони при me/z = 189,0 та me/z = 231,0 відповідно. Оцінка
зарядів на атомах
(5-тіоксо-4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазоліл-3)метилетантіоату (рис.2) за
допомогою програми HyperChem 5.0 дає можливість припустити, що
ацетилювання проходить по положенню 4 тріазольного циклу. Алкілювання
3.42 в середовищі етанолу хлорацетамідами, правдоподібно, проходить по
атому сірки з утворенням сполук 3.43, 3.44. При нагріванні ізомерного
2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазону за аналогічних умов одержано
N-(1-ацетил-8-оксо-4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нон-2-ен-3-ацетамід
3.45.

Схема 6

3. Синтез нових неконденсованих біциклічних систем на основі
ацилоксибензальдегідів 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот

Ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот – є
оригінальними реагентами для створення лікоподібних молекул (Б.С.
Зіменковський, Р.Б. Лесик, ЖОФХ, 2003, 1(1-2), 24), що стало
обґрунтуванням для одержання неописаних в літературі
2,4-тіазолідиндіонів з гетероциклічними фрагментами в боковому ланцюзі.

Вихідними речовинами були 2-меркаптобензтіазол і 2-меркаптобензоксазол,
алкілюванням яких етилхлорацетатом одержано етилові естри
бензазол-2-тіоацетатних кислот як проміжні сполуки для синтезу
гідразидів у реакції гідразинолізу. Іншим структурним фрагментом ми
обрали 4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)-бензальдегіди, одержані
взаємодією хлорангідриду 2,4-тіазолідиндіон-5-оцтової кислоти з
п-оксибензальдегідом і його 3-метокси- та 3-етоксипохідними в умовах
модифікованої реакції Шоттена-Баумана. При взаємодії наведених вище
гідразидів бензазол-2-тіоацетатних кислот та оксизаміщених
бензальдегідів одержано ряд нових неконденсованих гетероциклічних систем
з тіазолідиновим та бензазольними фрагментами 4.4-4.7, а реакцією
4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)-бензальдегідів з
2-гідразинобензтіазолом синтезовано
4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)бензиліден-2’-бензтіазолілгідразони
4.8-4.9 (схема 7).

Ряд нових
4-(5-феніл-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-іл)-фе
нілових естрів 2’,4’-тіазолідиндіон-5’-оцтової кислоти 4.10-4.16
синтезовано взаємодією 5-(2-гідроксифеніл)-3-арил-1Н-піразолінів та
альдегідів 2,4-тіазолідиндіонового ряду в середовищі етанолу (схема 8).

Схема 7

Схема 8

Продовжуючи виконання запланованого фрагменту досліджень ми синтезували
ряд несиметричних біс-4-тіазолідонів на основі
4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)-бензальдегідів в умовах реакції
Кньовенагеля. При взаємодії ацилоксибензальдегідів
2,4-тіазолідиндіон-5-оцтової кислоти з роданіном в середовищі оцтової
кислоти в присутності ацетату натрію чи ізороданіном в спиртовому
середовищі в присутності моноетаноламіну одержано біциклічні похідні
4.17-4.19. Сполука 4.17 є активним гетеродієном і легко вступає в
реакцію гетеро-Дільса-Альдера з амідами 5-норборнен-2,3-дикарбонової
кислоти, що дозволило одержати конденсовані похідні 4.20, 4.21.

Схема 9

Ми апробували 4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)-бензальдегіди в
одностадійній реакції з ароматичними амінами та меркаптооцтовою кислотою
в середовищі тетрагідрофурану в присутності дициклогексилкарбодііміду,
на основі чого отримали нові неконденсовані біциклічні системи з
тіазолідиновими фрагментами 4.22-4.25:

Схема 10

В спектрах ПМР всіх синтезованих сполук група -CH2-CH- внаслідок
діастереотопності протонів метиленового фрагменту та карбонільного
ефекту утворює характерну систему AМХ, яка проявляється дублетом
дублетів при ~3,3 та 3,4 м.ч. та мультиплетом при ~4,6 м.ч. , з
константами спін-спінової взаємодії JAМ = 16,0-17,4 Гц, JAX = 7,5-9,5
Гц, JМX = 3,8-5,1 Гц. Протон метиліденової групи сполук (4.4-4.7)
проявляється у вигляді синглету при ~8,10 м.ч. та протони групи SCH2 у
вигляді синглету при 4,60 м.ч. Сигнал протону гідразидної NН-групи
проявляється у вигляді чіткого синглету при ~11,70 м.ч. Для сполук
4.10-4.14 спостерігається накладання сигналів двох -CH2-CH-груп, що
приводить до дещо розмитої спектральної картини. Сигнал протону СН-
групи оксазинового циклу проявляється у вигляді чіткого синглету при
~6,08 м.ч. В спектрі ПМР сполуки 4.20 спостерігається накладання
сигналів протонів норборнанового фрагменту та групи СН2СН в області
сильного магнітного поля. Протони метиленової групи залишку карбонової
кислоти утворюють дублет дублетів при 4,04 м.ч. Для сполук 4.22-4.25
характерними є сигнали протонів 4-оксотіазолідинового циклу, зокрема
метиленової групи у вигляді дублету дублетів при ~ 3,85 м.ч. та синглет
протону СН-групи при ~ 6,40 м.ч.

4. Вивчення фармакологічного потенціалу нових спіранових та біциклічних
гетероциклічних систем на основі тіазолідонів

Напрями фармакологічного скринінгу окреслені результатами систематичних
досліджень біологічної активності 4-тіазолідонів, синтезованих на
кафедрі фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії ЛНМУ імені
Данила Галицького (Б.С. Зіменковський, Р.Б. Лесик, Curr. Org. Chem.
2004, 8(16), 1547). Використання раніше встановлених структурних вимог
до дизайну 4-тіазолідонів із заданим спектром біологічної активності
дозволило оптимізувати процес дослідження, що відображено у достатньо
високому відсотку активних сполук (табл.).

Таблиця

Загальні результати фармакологічного скринінгу

Вид активності Сполуки-кандидати Сполуки-лідери (%)

Протимікробна активність 18 4 (22,2%)

Протигрибкова активність 18 8 (44,4%)

Протипухлинна активність 38 9 (23,7%)

Протитуберкульозна активність 43 1 (2,3%)

Протимікробна та протигрибкова активності

Скринінгове дослідження протигрибкової та протимікробної активності
синтезованих сполук (кафедра мікробіології Івано-Франківського
державного медичного університету, доц. Куцик Р.В.) проведено методом
дифузії в агар на клінічних ізолятах, які характерні
поліантибіотикорезистентністю. Серед синтезованих сполук протимікробну
активність, еквівалентну або нижчу від бетадіну по відношенню до
метицилін-чутливих і метицилін-резистентних штамів St. aureus та St.
еpidermidis, виявляють
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-а
риліден-4’-тіазолідин-2’-они 2.5, 2.6, 2.9 та похідне
2,4-тіазолідиндіону з піразолобензоксазиновим фрагментом у боковому
ланцюзі 4.15, що підтверджує попередньо встановлений нами факт
критичного впливу характеру субституентів у положенні 5 тіазолідонів на
фармакологічний ефект. Проведені докінгові дослідження до двох структур
2MBR та 1HSK ензиму MurB (рис. 3) не заперечують гіпотезу про
антимікробний механізм дії досліджуваних сполук через інгібування ензиму
MurB, що відіграє роль однієї з ланок біосинтезу пептидоглікану
бактерійної клітини. При цьому для найактивніших сполук 2.9 та 4.15
підтверджено, що тіазолідонове ядро імітує взаємодію фосфатної групи
природного ліганду у місці зв’язування з ензимом. У результаті аналізу
докованих позицій сполук запропоновано можливі шляхи раціонального
дизайну структури-лідера 2.9 з метою покращення афінітету до MurB та
протимікробної активності. Зокрема, доцільною є спроба впровадження
електронегативних субституентів у положення 3 чи 4 фенільного фрагменту
при піразольному кільці з метою забезпечення утворення додаткових
водневих зв’язків сполуки з оточуючими амінокислотними залишками.

Рис. 3. Суміщення (суперпозиція) найвигіднішої докованої позиції
конформації сполук 2.9 (зліва) та 4.15 (справа) з молекулою
УДФ-N-ацетилглюкозаміну енолпірувату в активному центрі ферменту MurB
(структура 1HSK).

На основі QSAR аналізу знайдено моделі регресії залежності діаметрів зон
пригнічення росту мікроорганізмів від значень докінгових функцій та
молекулярних дескрипторів (молекулярної маси (M), logP, топологічної
полярної площі поверхні молекули (TPSA), енергії HOMO та LUMO (рівень
теорії HF/6-31G*), дипольного моменту молекули ((), найменшого та
найбільшого часткових зарядів на атомах qmin та qmax (CHELP алгоритм).
Внаслідок відбору дескрипторів та відсіву моделей за прогнозуючою
здатністю вибрано найбільш достовірну модель, що характеризується
найвищими значеннями коефіцієнту кросвалідації Q2 та параметру Фішера F
і включає найменший частковий заряд на атомах qmin (програма Gaussian03,
рівень теорії HF/6-31G*, CHELP алгоритм) та значення докінгових функцій
ChemGauss та ShapeGauss:

d [Staphylococcus aureus MRSA] = +7,89880(±5,57836) qmin
+0,09917(±0,02707) SG(2MBR) -0,10274(±0,02727) CG(2MBR)
+7,89797(±3,457369)

(n=009; r=0,975; s=0,229; F=32,179; Q2=0,830; SPRESS=0,425)

Отримана модель може бути використана для прогнозування та попередньої
комп’ютерної оцінки протимікробної активності структурно споріднених
рядів гетероциклічних сполук.

Серед тестованих сполук високу протигрибкову активність по відношенню до
грибів роду Candida виявляють сполуки 2.1, 2.3, 2.5, 2.6, 2.8, 2.9,
2.27, 4.10.

Протипухлинна активність

6

H

z

?

?

c

@ B ’ – 6

N

r

t

v

E

o

„`„a$

dh ¤ ¤a$

dAth ¤ ¤

6

r

t

v

x

z

|

~

?

?

 

c

¤

O

O

L

N

oooioooooooooooiccUUUUU

a$

N

A

o

E’j,iaUU?aaaaAa»»?F—

dAth ¤ ¤^„

???th?¤?¤??

/М. Для ІІ фази досліджень за результатами прескринінгу відібрано
сполуку 2.9, на фоні якої тотальна мітотична активність культур клітин
NCI-H460, MCF7 і SF-268 відносно контролю становила 1%, 11% та 13%
відповідно. Ряд сполук вивчались у ІІ фазі без попереднього
претестування. Грунтовний in vitro скринінг полягав у вивченні
активності речовин у мінімум 5 концентраціях при 10-кратному розведенні
на 60 лініях людських ракових клітин: лейкемії (6 ліній),
недрібноклітинного раку легень (9 ліній), епітеліального раку (7 ліній),
раку ЦНС (6 ліній), меланоми (7 ліній), раку яйників (6 ліній), раку
нирок (8 ліній), раку простати (2 лінії), раку молочної залози (7
ліній). Встановлено, що високу протипухлинну активність виявляють
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-а
риліден-4’-тіазолідин-2’-они 2.3-2.5, 2.9-2.16, які характерні
цитотоксичним впливом практично на всі лінії ракових клітин.
Визначальним фактором на рівень протипухлинного ефекту сполук 2.3-2.5,
2.9-2.16 є природа ариліденового фрагменту і оптимальними є фенільний
(2.4) та 2-хлорфенільний радикали (2.9). Варто відзначити, що відносну
специфічність дії майже всі тестовані спіро-сполуки виявляють на клітини
лейкемії, причому 3,5-диметокси-4-гідроксибензиліденпохідне (2.16)
проявило найвищий із всіх сполук рівень активності.
4-Хлорфенілметиліденовий радикал (2.10) сприяє появі специфічної
цитотоксичності до ліній меланоми, а заміна атому хлору на фтор 2.12 –
до недрібноклітинного раку легень.

Щодо результатів ґрунтовного in vitro скринінгу неконденсованих
біциклічних систем на основі тіазолідонів слід відмітити високу
селективність дії на певні лінії ракових клітин. 4-Хлорфеніламідний
радикал (3.7) сприяє появі специфічної цитотоксичності до лінії лейкемії
CCRF-CEM, а заміна атому хлору на метокси-групу (3.9) – до лінії
лейкемії SR. Також варті уваги результати цитотоксичного ефекту сполуки
3.25 на культуру недрібноклітинного раку легень HOP-92 та сполуки 3.29
на лінію меланоми М-14.

Встановлено, що високу протипухлинну активність виявляють 4-тіазолідони
з бензтіазольним фрагментом 4.5-4.8, які характерні цитотоксичним
впливом практично на всі лінії ракових клітин з відносною селективністю
дії до лейкемії, меланоми та раку простати.

Від 2006 року прескринінг протиракової активності сполук проводиться на
60 лініях ракових клітин в концентрації 10-5 моль/л. Результати
цитотоксичності сполук 2.1 та 2.6, на фоні яких середнє значення
інгібування росту для всіх ліній становить 83,59% та 1,13% відповідно, у
черговий раз підтверджують критичний вплив будови ариліденового
замісника на прояв протиракового ефекту. Слід відзначити, що ізомерні
спіранові системи 2.29, 2.31-2.34 характеризуються низькою
протипухлинною активністю (середнє значення інгібування в межах
88-107%), проте високою селективністю дії на певні лінії лейкемії MOLT-4
(2.29, GI=-61,48%), HL-60 (2.31, GI=-53,95%), CCRF-CEM (2.33,
GI=-25,00%). Таким чином, переміщення бензоксазинопіразолінового
фрагменту з положення 4 у положення 2 тіазолідинового циклу приводить до
значної втрати активності.

За результатами прескринінгу неконденсованих біциклічних похідних з
тіазолідиновим фрагментом 3.17, 3.21, 3.22 та 3.38 найвищу активність
проявила сполука 3.38 (середнє значення інгібування росту ракових клітин
становить 14,45%). Цікаво відмітити, що ізомерна сполука 3.22 не
відзначається активністю (88,08%).

Протитуберкульозна активність

Для групи синтезованих сполук був проведений прескринінг
протитуберкульозної активності (програма TAACF, Національний Інститут
Алергічних та Інфекційних Хвороб, Бетезда, США) на штамі Mycobacterium
tuberculosis H37Rv в одній концентрації 6,25 мг/мл, за результатами
якого встановлено, що помірна протитуберкульозна активність характерна
для

спіранових та неконденсованих систем з 4-тіазолідоновим та
бензоксазинопіразоліновим фрагментами в молекулах. Аналіз результатів
прескринінгу дозволяє встановити критичний вплив на реалізацію ефекту
4-гідроксифенільного (2.6), 4-трет-бутилфенільного (2.19) та тіофенового
(2.21) фрагментів в положенні 5 тіазолідонового циклу. Сполука 2.19,
для якої встановлено 95% інгібування росту колоній мікобактерій, є
перспективним об’єктом для поглиблених досліджень.

Рис. 4. Особливості кореляції “структура-активність” у ряду
спірозаміщених та біциклічних неконденсованих тіазолідонів.

TGI – total growth inhibition (концентрація сполуки, яка викликає повне
інгібування росту клітин), GI — growth inhibition (% інгібування росту
клітин), d – діаметр зони затримки росту культури мікроорганізмів (у
мм).

Гостра токсичність високоактивних сполук

Визначення параметрів гострої токсичності при внутрішньочеревному
введенні синтезованих сполук проводили на безпородних білих мишах-самцях
вагою 18-22г, а розрахунки LD50 здійснювали за методом Літчфільда та
Уілкоксона. Досліджувані сполуки характеризуються порівняно невисокою
токсичністю. Згідно з класифікацією Сидорова К.О. речовини 2.9 та 2.19
(LD50 > 1000 мг/кг) відносяться до практично нетоксичних, а сполука 4.10
(LD50 =720 мг/кг) – до малотоксичних.

ВИСНОВКИ

Розроблено ефективні методи синтезу і одержано 118 нових похідних
спірозаміщених та біциклічних неконденсованих тіазолідонів, встановлена
їх будова, вивчені фізико-хімічні параметри та біологічна активність. На
основі експериментальної реалізації елементів стратегії пошуку
біологічно активних сполук, яка включає поєднання традиційного та
високоефективного фармакологічного скринінгу, QSAR-аналізу та
молекулярного докінгу, ідентифіковано для поглиблених досліджень сполуки
з суттєвою протимікробною (4 речовини), протигрибковою (8),
протипухлинною (9) та протитуберкульозною (1) активностями.

Встановлено, що 5-(2-гідроксиарил)-3-арил-4,5-дигідро-1Н-піразоли при
взаємодії з 4-тіоксо-2-тіазолідоном та
2-карбетоксиметилтіо-2-тіазолін-4-оном зазнають гетероциклізації з
утворенням представників нових тіазолідонзаміщених гетероциклічних
спіросистем з піразолобензоксазиновим фрагментом у молекулах
(5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’(
4’)-тіазолідин-4’(2’)-онів), які є метиленактивними гетероциклами, що
дозволило одержати серію ариліденпохідних в умовах реакції Кньовенагеля.

Показано, що 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазони та ізомерні
2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазони є ефективними S,N-бінуклеофілами у
реакціях [2+3]-циклоконденсації з бромацетофеноном, (-ароїлакриловими
кислотами, малеїнангідридом та малеїнімідами, як еквівалентами
діелектрофільного синтону [C2]2+, що дозволило запропонувати підхід до
синтезу біциклічних неконденсованих похідних тіазолідину.

Встановлено, що 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон при взаємодії з
ацетангідридом рециклізує з утворенням похідних
4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазолу, а ізомерний
2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон утворює 4-тіазолідонзаміщену
спіранову систему — 4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нонен-2. Зазначені
перетворення розширюють потенціал тіазолідонзаміщених тіосемікарбазонів
як реагентів і дозволяють реалізувати нові синтетичні схеми у пошуку
біологічно активних сполук.

Ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот легко
реагують з 5-(2-гідроксифеніл)-3-арил-1Н-піразолінами, гідразидами
бензокса(тіа)зол-2-тіоацетатних кислот, роданіном, ізороданіном та
меркаптооцтовою кислотою і ароматичними амінами в присутності DCC, що
дозволило одержати нові 2,4-тіазолідиндіони з фармакологічно
привабливим піразолобензоксазиновим фрагментом у боковому ланцюзі, а
також 2,4-тіазолідиндіонзаміщені похідні, утворені ансамблем з
аліфатичних, ароматичних та гетероциклічних фрагментів, як потенційні
ліганди PPAR?-рецепторів та серію біциклічних неконденсованих
тіазолідонів.

Вперше ідентифіковано значний протипухлинний потенціал
5-феніл-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-
(ариліден)-4’-тіазолідин-2’-онів та
4-оксо-2-((4’-оксотіазолідин-2’-іліден)-гідразоно(-тіазолідинів, які
проявляють високий протимітотичний ефект на 60 лініях ракових клітин
людини з відносною специфічністю дії на лінії лейкемії, меланоми, раку
молочної залози, нервової системи та недрібноклітинного раку легень, що
дозволило запропонувати 9 “структур-лідерів” для поглиблених
фармакологічних досліджень. Пріоритет дослідження підтверджено
одержанням деклараційного патенту України на корисну модель.

При вивченні протитуберкульозної активності ідентифіковано та відібрано
для поглиблених досліджень високоактивну “сполуку-лідер” –
5-феніл-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-
(4-трет-бутилфенілметиліден)-4’-тіазолідин-2’-он, проте наведений вид
активності не є характерним для спіранових та біциклічних
неконденсованих похідних тіазолідонів і, правдоподібно, тіазолідоновий
цикл не сприяє появі чи підсиленню туберкулостатичної дії.

Серед синтезованих сполук суттєвий протимікробний ефект на
метицилін-чутливі і метицилін-резистентні штами St. аureus та St.
epidermidis проявили
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-а
риліден-4’-тіазолідин-2’-они, що підтверджує попередньо встановлений
нами факт критичного впливу характеру ілідензамісників у положенні 5
тіазолідонів на фармакологічний ефект. Проведені докінгові дослідження
до двох структур 2MBR та 1HSK ензиму MurB не заперечують гіпотезу про
антимікробний механізм дії досліджуваних сполук через інгібування ензиму
MurB, на основі чого при аналізі докованих позицій сполук запропоновано
можливі шляхи раціонального дизайну структури похідних тіазолідону з
метою покращення афінітету до MurB та протимікробної активності.

Встановлено високу протигрибкову активність по відношенню до грибів роду
Candida тіазолідонів з бензоксазинопіразоліновими фрагментами у
молекулах, причому перехід від спіроконденсованих тіазолідонів до
похідних 2,4-тіазолідиндіону з піразолобензоксазиновим фрагментом у
боковому ланцюзі сприяє зростанню ефекту, що дозволило ідентифікувати
для поглиблених досліджень
4-(5-феніл-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-іл)-фе
ніловий естр 2’,4’-тіазолідиндіон-5’-оцтової кислоти, активність якого в
експерименті переважає ефект бетадіну та хлоргексидину.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. 2,4-Тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон –
перспективний синтон для синтезу біологічно активних сполук // Актуальні
питання фармацевтичної та медичної науки та практики. Вип.ХІІ. –Т.І.
–Запоріжжя, 2004. –С.15-20. Особистий внесок автора: синтетична частина
роботи, інтерпретація спектрів ПМР.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Ацилоксибензальдегіди
2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот у синтезі потенційних біологічно
активних сполук // Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та
практики. Вип.XV. –Запоріжжя, 2006. –С.61-65. Особистий внесок автора:
експериментальна частина роботи, інтерпретація спектрів ПМР.

Синтез та вивчення протиракової активності
4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)бензиліденгідразонів
бензазол-2-тіоацетатних кислот / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Б.С.
Зіменковський, В.Ю. Пачовський // Фармац. журн. –2006. –№2. –С.53-58.
Особистий внесок автора: експерментальна частина роботи та узагальнення
результатів.

Синтез та вивчення протиракового потенціалу
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-с]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-4’-т
іазолідин-2’-онів та їх ариліденпохідних / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик,
В.С. Матійчук, М.Д. Обушак // Журнал органічної та фармацевтичної хімії,
вип.1(13). –2006. –т.4, – С.42-47. Особистий внесок автора: синтетична
частина роботи, інтерпретація результатів фармакологічних досліджень.

Вивчення антимікробної активності та молекулярне моделювання похідних
тіазолідину з піразолобензоксазиновим фрагментом в молекулі як
потенційних інгібіторів MurB ферменту / Б.С. Зіменковський, Д.Я.
Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Р.В. Куцик, Д.В. Атаманюк // Фармац. журн. –2006.
–№6. – С.41-48. Особистий внесок автора: обгрунтування кореляції
“структура- біологічна активність сполук”.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б.
5-Феніл-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-
(2’-хлорфенілметиліден)-4’-тіазолідин-2’-он, що виявляє протипухлинну
активність // Деклараційний патент на корисну модель №15951. 17.07.2006.
–Бюл. №7. Особистий внесок автора: ідея та синтетична частина роботи.

Anticancer potential of 4-azolidones and related heterocycles / R.
Lesyk, B. Zimenkovsky, D. Kaminsky, S. Holota, D. Atamanyuk, D.
Havrylyuk, I. Nektegaev, G. Kazmirchuk, I. Subtel’na, O. Roman, A.
Kryshchyshyn, D. Khyluk // Annales Universitatis Mariae
Curie-Sklodowska. – 2006. –Vol.XIX. –№1(19). –P.107-110. Особистий
внесок автора: синтез спірозаміщених та біциклічних тіазолідонів,
узагальнення протоколів результатів протипухлинної активності.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез нових неконденсованих та спіранових
біциклічних систем з тіазолідиновим каркасом // Тези доповідей П’ятої
Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми
хімії”. –Київ, 2004р. –С.63. Особистий внесок автора: синтетична
частина роботи.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез та біологічна активність нових
бензоксазинопіразолінів з тіазолідиновим фрагментом у молекулах //
Материалы Всеукраинской научно-практической конференции с международным
участием “Лекарства-человеку. Современные проблемы создания,
исследования и апробации лекарственных средств”. –Харьков, 2005. –
С.167-169. Особистий внесок автора: синтетична частина роботи,
обгрунтування кореляції “структура — біологічна активність”.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б., Царик Т.В. Синтез нових моно-та біциклічних
неконденсованих систем з тіазолідиновим фрагментом на основі
фурфурилтіосемікарбазонів // Тези доповідей VІ регіональної конференції
молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. –Дніпропетровськ,
2005. – С.9. Особистий внесок автора: експериментальна частина роботи,
обґрунтування кореляції між структурою та біологічною активністю сполук.

Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез неконденсованих біциклічних похідних на
основі 2,4-тіазолідиндіон-2(4)-тіосемікарбазонів як потенційних
біологічно активних сполук // Матеріали VI Національного з’їзду
фармацевтів України „Досягнення та перспективи фармацевтичної галузі
України”. –Харків, 2005. – С.97-98. Особистий внесок автора: розробка
методів синтезу, узагальнення результатів фармакологічних досліджень.

Молекулярний дизайн спіранових і неконденсованих похідних з
тіазолідиновим та бензоксазинопіразоліновим фрагментами як потенційних
лікарських засобів / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Д.В. Атаманюк, Г.В.
Казьмірчук, Р.В. Куцик // Матеріали 1-ї Міжнародної науково-практичної
конференції “Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних
процесів створення лікарських препаратів”. –Тернопіль, 2006. – С.7-8.
Особистий внесок автора: обгрунтування кореляції між структурою та
антимікробною активністю сполук.

Гаврилюк Д.Я., Лесык Р.Б., Зименковский Б.С.
(5-Тиоксо-4,5-дигидро-1Н-1,2,4-триазолил-3)метилэтантиоат и
(4-ацетил-5-тиоксо-4,5-дигидро-1Н-1,2,4-триазолил-3)метилэтантиоат //
Азотсодержащие гетероциклы (под редакцией В.Г. Карцева). –Москва: ICSPF
PRESS. –2006. –Т2. –С.331. Особистий внесок автора: ідея та
опрацювання методики.

Havrylyuk D. Ya., Lesyk R.B. Synthesis and biological activity of novel
spiroheterocyclic systems with thiazolidine template // International
Conference on Organic Chemistry “Organic chemistry since Butlerov and
Belstein until present”. –Saint-Petersburg, 2006. –P.423. Особистий
внесок автора: синтез спіранових похідних з тіазолідиновим фрагментом,
обгрунтування кореляції між структурою та біологічною активністю сполук.

Havrylyuk D.Ya., Lesyk R.B, Roman O.M. Synthesis and anticancer
properties of benzoxazinopyrazoline substituted thiazolidines
derivatives // International conference “Chemistry of nitrogen
containing heterocycles. CNCH-2006”. Book of abstracts. –Kharkiv, 2006.
–P.233. Особистий внесок автора: ідея та реалізація експериментальної
частини проекту.

Гаврилюк Д.Я. Синтез, перетворення та біологічна активність нових
спіранових та неконденсованих біциклічних похідних на основі
4-тіазолідонів. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук
за спеціальністю 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія.
Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького,
Міністерство охорони здоров’я України, Львів, 2007.

Дисертація присвячена пошуку нових потенційних біологічно активних
сполук серед спіранових та неконденсованих біциклічних систем з
тіазолідиновим фрагментом в молекулі з використанням методології
органічного синтезу, традиційного та високоефективного фармакологічного
скринігу, QSAR-аналізу та молекулярного докінгу.

Опрацьовано метод синтезу та одержано групу неописаних в літературі
5-арил-6,6(-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’(4
’)-тіазолідин-4’(2’)-онів та їх іліденпохідних. Запропоновано ефективний
підхід до синтезу неконденсованих біциклічних систем з тіазолідиновим
фрагментом на основі реакції [2+3]-циклоконденсації
2,4-тіазолідиндіон-2(4)-тіосемікарбазонів і похідних малеїнової кислоти,
ароїлакрилових кислот та бромацетофенону, придатний для використання в
рідинно-фазовому комбінаторному синтезі. Встановлено, що
2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон при взаємодії з ацетангідридом
рециклізує з утворенням похідних 4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазолу, а
ізомерний 2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон утворює
4-тіазолідонзаміщену спіранову систему —
4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нонен-2. Показано, що
ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот легко
реагують з 5-(2-гідроксифеніл)-3-арил-1Н-піразолінами, гідразидами
бензокса(тіа)зол-2-тіоацетатних кислот, роданіном, ізороданіном та
меркаптооцтовою кислотою і альдегідами в присутності DCC, що дозволило
одержати нові 2,4-тіазолідиндіони з піразолобензоксазиновим та
бензазольними фрагментами у боковому ланцюзі та серію біциклічних
неконденсованих тіазолідонів.

Структура синтезованих сполук підтверджена методами ПМР-,
мас-спектроскопії та рентгеноструктурного аналізу

Проведений фармакологічний скринінг синтезованих сполук на предмет
протипухлинної, протимікробної, протигрибкової та протитуберкульозної
активностей. Виділено групу високоактивних та низькотоксичних сполук з
зазначеними видами фармакологічних ефектів для поглиблених досліджень.
На основі QSAR-аналізу та докінгових досліджень запропоновано
рекомендації до раціонального дизайну антимікробних агентів з групи
бензоксазинопіразолінозаміщених тіазолідонів.

Ключові слова: синтез, спіранові та біциклічні неконденсовані
тіазолідони, бензоксазинопіразоліни, спектральні характеристики,
фармакологічні дослідження, QSAR-аналіз, докінг.

Гаврилюк Д.Я. Синтез, превращения и биологическая активность новых
спирановых и неконденсированных бициклических производных на основе
4-тиазолидонов. –Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата фармацевтических наук
по специальности 15.00.02 – фармацевтическая химия и фармакогнозия.
Львовский национальный медицинский университет имени Данила Галицкого,
Министерство здравоохранения Украины, Львов, 2007.

Диссертация посвящена поиску новых потенциальных биологически активных
соединений среди спирановых и неконденсированных бициклических
4-тиазолидонов с использованием методологии органического синтеза,
традиционного и высокоэффективного фармакологического скрининга,
QSAR-анализа и молекулярного докинга.

Предложен эффективный метод синтеза представителей новой
гетероциклической спиросистемы
5-арил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спиро-4’-т
иазолидин-2’-онов, которые являются метиленактивными соединениями. На
основе изучения реакции аминолиза 2-карбэтоксиметилтио-2-тиазолин-4-она
с 5-(2-гидроксиарил)-3-арил-4,5-дигидро-1Н-пиразолами разработан новый
подход к синтезу изомерных 4-спирозамещенным –
5-арил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спиро-2’-т
иазолидин-4’-онов. Синтезированы арилиденпроизводные спиросистем в
условиях реакции Кнeвенагеля. На основе ПМР-спектров и
рентгеноструктурного анализа установлено, что
5-фенил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спиро-4’-
тиазолидин-2’-оны находятся в состоянии динамического равновесия
4-спирозамещенной и раскрытой форм.

С использованием реакции [2+3]-циклоконденсации
2,4-тиазолидиндион-4-тиосемикарбазонов и
2,4-тиазолидиндион-2-тиосемикарбазонов с малеиновым ангидридом,
арилмалеинимидами, ароилакриловыми кислотами и бромацетофеноном
синтезирован ряд 5-замещённых
2-((2’(4’)-оксотиазолидин-4’(2’)-илиден)-гидразоно(-тиазолидона-4 и
4-фенил-2-((2-оксотиазолидин-4-илиден)-гидразоно(-4-тиазолин.

Установлено, что при взаимодействии
2,4-тиазолидиндион-4-тиосемикарбазона с уксусным ангидридом происходит
рециклизация соединения в производные 4,5-дигидро-1Н-1,2,4-триазола, а
изомерный 2,4-тиазолидиндион-2-тиосемикарбазон гетероциклизирует с
образованием новой спиросистемы
4,6-дитиа-1,2,9-триаза-спиро[4.4]нонен-2.

Впервые синтезировано
4-(2,4-тиазолидиндион-5-ацетокси)бензилиденгидразоны
бензазол-2-тиоуксусных кислот и
4-(2,4-тиазолидиндион-5-ацетокси)бензилиден-2-бензтиазолилгидразоны, ряд
новых 2,4-тиазолидиндионов с
5-фенил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазиновым
фрагментом в боковом звене молекулы. Предложен метод синтеза
4-(2-оксо-4-тиоксотиазолидин-5-илиденметил)-фенилового эфира
2,4-тиазолидиндион-5-уксусной кислоты, на основе которого в реакции
гетеродиенового синтеза с имидами 5-норборнен-2,3-дикарбоновой кислоты
получены 2,4-тиазолидиндионы сложной структуры с фрагментом
конденсированной пентагетероциклической системы —
3,7-дитиа-5,14-диазапентацикло[9.5.1.02,10.04,8.012,16]гептадецена-4(8).
Исследованы условия трикомпонентной реакции ацилоксибензальдегидов
2,4-тиазолидиндион-5-уксусной кислоты, ароматических аминов и
тиоуксусной килоты с получением новых неконденсированых систем с
4-тиазолидоновым фрагментом в молекулах.

Структура синтезированных соединений подтверждена методами ПМР- и
масс-спектроскопии.

При исследовании антимикробной и антигрибковой активности выявлено
группу спирановых и неконденсированных 4-тиазолидонов с
бензоксазинопиразолиновым фрагментом, которым свойственна высокая
активность в отношении полиантибиотикорезистентных штаммов
Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis, а также грибов рода
Candida.

На основании изучения противоопухлевого действия синтезированных
соединений впервые установлено, что
5-арил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спиро-4’-т
иазолидин-2’-оны проявляют высокий противомитотический эффект на 60
различных линиях раковых клеток человека. Синтезированные
неконденсированные бициклические производные 4-тиазолидона на фоне
умеренного эффекта на всех линиях раковых клеток выявляют высокую
специфичность действия на линии молочной железы, лейкемии и меланомы, и
представляют существенный интерес для последующей оптимизации структуры
и углубленных исследований.

По результатам скрининга противотуберкульозной активности на штамме
Mycobacterium tuberculosis H37Rv выделен
5-фенил-6,6(-дигидро-2Н-пиразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спиро-(5’
-(4’-трет-бутил)фенилметилиден)-4’-тиазолидин-2’-он, который ингибирует
рост 95% колоний микобактерий в концентрации 6,25 мг/мл и предложен для
углублённых исследований.

На основе QSAR-анализа и докинговых исследований предложено рекомендации
для рационального дизайна антимикробных агентов среди
бензоксазинопиразолинозамещенных тиазолидонов. Проведенные докинговые
исследования к двум структурам 2MBR и 1HSK энзима MurB не противоречат
гипотезе об антимикробном механизме действия исследуемых соединений
посредством ингибирования энзима MurB, что позволило наметить возможные
пути рационального дизайна структуры производных тиазолидона для
повышения афинитета к MurB и противомикробной активности.

Ключевые слова: синтез, спирановые и бициклические неконденсированные
тиазолидоны, бензоксазинопиразолины, спектральные характеристики,
фармакологические исследования, QSAR-анализ, докинг.

Havrylyuk D.Ya. Synthesis, transformation and biological activity of new
spirane and non-fused bicyclic derivatives on the base of
4-thiazolidones. –Manuscript.

The dissertation for candidate’s degree in pharmaceutical sciences in
the speciality 15.00.02 – pharmaceutical chemistry and pharmacognosy.
Danylo Halytsky Lviv National Medical University, Ministry of Public
Health of Ukraine, Lviv. 2007.

The dissertation is dedicated to search of new biologically active
substances among spirane and non-fused bicyclic systems with
thiazolidine moiety in molecules using the methodology of organic
synthesis, traditional and high-throughput pharmacological screening,
QSAR-analysis and molecular docking.

New group of
5-aryl-6,6(-dihydro-2Н-pyrazolo[1,5-c]benzo[e]-1,3-oxazino-2-spiro-2’(4’
)-thiazolidin-4’(2’)-ones and their ylidene derivatives were obtained,
which were not described in literature previously. Effective synthesis
approach of the non-fused bicyclic systems with thiazolidine fragment
was proposed based on [2+3]-cyclocondensation of
2,4-thiazolidinedione-2(4)-thiosemicarbazones and maleic acid
derivatives, aroylacrylic acids and bromoacetophenone, which is suitable
for liquid-phase combinatorial synthesis. There were also established,
that 2,4-thiazolidinedione-4-thiosemicarbazone undergo recyclization
with acetic anhydride, yielding 4,5-dihydro-1Н-1,2,4-triazole
derivatives; isomeric 2,4-thiazolidinedione-2-thiosemicarbazone formed
4-thiazolidine-substituted spiro-system —
4,6-dithia-1,2,9-triaza-spiro[4.4]nonene-2. It has been shown that
acyloxybenzaldehydes of 2,4-thiazolidinedione-5-carboxylic acids easily
reacts with 5-(2-hydroxyphenyl)-3-aryl-1Н-pyrazolines,
benzoxa(thia)zole-2-thioacetic acids hydrazides, rhodanine, isorhodanine
and in one-pot synthesis with mercaptoacetic acid and aldehydes in
presence of DCC. This allowed us to obtain new 2,4-thiazolidinediones
with pyrazolobenzoxazine and benzazole fragments in side chain and
series of bicyclic non-fused thiazolidones.

Structure of synthesized compounds was confirmed by NMR, mass-spectra
and X-Ray analysis.

Pharmacological screening of anticancer, antimicrobial, antifungal and
antituberculosis activities for synthesized compounds has been carried
out. The group of highly active and low-toxic substances with mentioned
pharmacological effects was selected for advanced studies.

Based on QSAR-analysis and docking studies the recommendations regarding
rational antimicrobial agents design among the group of
benzoxazinepyrazoline-substituted thiazolidones were proposed.

Keywords: synthesis, spirane and non-fused thiazolidones,
benzoxazinepyrazolines, spectral data, pharmacological studies,
QSAR-analysis, docking.

PAGE 20

Рис.1. РСА сполуки 2.8

Рис.2. Оцінка зарядів на атомах сполуки 3.41 за допомогою програми
HyperChem 5.0

Похожие записи