МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РУСАНОВА СВІТЛАНА ВОЛОДИМИРІВНА

УДК 542.91:547.89:547.587.51:547.415.3

Синтез та вивчення шляхів перетворення 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з
метою пошуку нових біологічно активних речовин

15.00.02 — фармацевтична хімія і фармакогнозія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фармацевтичних наук

Харків — 2005 Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі органічної хімії

Національного фармацевтичного університету

Міністерства охорони здоров’я України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

КОВАЛЕНКО Сергій Миколайович

Національний фармацевтичний університет, завідувач кафедри управління
якістю

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

БОЛОТОВ Валерій Васильович

Національний фармацевтичний університет, завідувач кафедри аналітичної
хімії

доктор фармацевтичних наук, професор

ДЕМЧЕНКО Анатолій Михайлович

Чернігівський педагогічний університет,

професор кафедри хімії

Провідна установа: Київська медична академія післядипломної освіти ім.
П.Л. Шупика МОЗ України, кафедра фармацевтичної хімії та фармакогнозії

Захист відбудеться “25” лютого 2005 року о 1200 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 64.605.01 при Національному
фармацевтичному університеті за адресою: 61002, м. Харків, вул.
Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного
фармацевтичного університету (61168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий “24” січня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

професор МАЛОШТАН Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. 2-Імінокумарини (2Н-хромен-2-іміни,
2Н-[1]-бензопіран-2-іміни, 2-кумариніміни) є топологічними та
ізо-?-електронними аналогами відомого і важливого в практичному
відношенні класу гетероциклічних сполук – кумаринів
(2Н-[1]-бензопіран-2-онів). Серед похідних кумарину знайдено сполуки
різноманітної фармакологічної дії, деякі з них мають застосування у
сучасній медичній практиці. Крім того, сполуки цього класу широко
використовуються як люмінесцентні барвники для штучних волокон,
флуоресцентні рН-індикатори, оптичні відбілювачі, біологічні маркери,
активні середовища для лазерів та колектори сонячної енергії. На відміну
від кумаринів, їх 2-іміноаналоги досить довго залишались поза увагою
дослідників, і тільки останнім часом на них звернули увагу, як на
сполуки з широкими синтетичними та біологічними можливостями.

В цьому відношенні вельми актуальними є дослідження хімічної поведінки
2-імінокумарин-3-карбоксамідів у реакціях з нуклеофільними та
електрофільними реагентами, розробка методів синтезу комбінаторних
бібліотек зазначеного класу сполук, здійснення оцінки їх біологічного
потенціалу та проведення фармакологічного скринінгу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацію
виконано згідно плану науково-дослідних робіт Національного
фармацевтичного університету з проблеми МОЗ України “ Хімічний синтез та
аналіз нових фармакологічно активних речовин, встановлення зв’язку
“структура – дія”, створення нових лікарських препаратів” (номер
державної реєстрації 0198 U 007011).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є вивчення взаємодії
2-імінокумарин-3-карбоксамідів з N-нуклеофільними реагентами та
дослідження реакції ацилювання 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів,
доведення хімічної будови синтезованих сполук; проектування та синтез
комбінаторних бібліотек на основі 2-імінокумарин-3-карбоксамідів та
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів; проведення комп’ютерного
прогнозування фармакологічної активності зазначеного класу сполук та
здійснення біологічного скринінгу на протизапальну, гепатотропну,
протипухлинну, анальгетичну та протиалергічну активності з метою відбору
найбільш перспективної речовини для подальшого вивчення.

Для досягнення зазначеної мети було поставлено ряд задач:

здійснити синтез систематичного ряду 2-імінокумарин-3-карбоксамідів;

вивчити взаємодію 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з арил- та
бензиламінами, з амінами Гевальда, з арилгідразинами та гідроксиламіном;

дослідити рециклізаційні перетворення 2-імінокумарин-3-карбоксамідів під
дією 2-амінобензофенонів та здійснити синтез
3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумаринів;

дослідити взаємодію 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів з оцтовим
ангідридом;

провести проектування та здійснити синтез комбінаторної бібліотеки
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів;

за допомогою інструментальних методів (ІЧ-, УФ/Вид-, ПМР-спектроскопії,
хромато-мас-спектрометрії, рентгеноструктурного аналізу) довести хімічну
будову синтезованих сполук;

здійснити комп’ютерне прогнозування фармакологічної дії синтезованих
сполук за допомогою програмного пакету PASS;

провести фармакологічні дослідження одержаних сполук та QSAR-аналіз
результатів скринінгу, визначити перспективну сполуку для подальшого
дослідження.

Об’єкт дослідження – синтетичні похідні 2-імінокумарин-3-карбоксамідів.

Предмет досліджень – методи синтезу, фізико-хімічні властивості,
реакційна здатність 2-імінокумарин-3-карбоксамідів та продуктів їх
перетворень; метод комбінаторного синтезу
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів; прогнозування
біологічної дії; біологічна активність синтезованих сполук.

Методи досліджень – синтез N-заміщених 2-імінокумарин-3-карбоксамідів,
ацильні похідні 2-імінокумарин-3-карбоксамідів; синтез
3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумаринів; синтез комбінаторних бібліотек
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів; аналіз хімічної будови
одержаних речовин за допомогою фізико-хімічних методів дослідження:
УФ/Вид-, ІЧ-спектрофотометрії, спектроскопії ПМР,
хромато-мас-спектрометрії, рентгеноструктурного аналізу та ВЕРХ;
віртуальний скринінг досліджуваного класу сполук з використанням
комп’ютерної програми PASS; тестування біологічної активності
синтезованих сполук за стандартними методиками та проведення
QSAR-аналізу даних фармакологічного скринінгу.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено нові властивості та
поглиблено відомості про реакційну здатність
2-імінокумарин-3-карбоксамідів, що суттєво збагачує уявлення про хімічну
поведінку даного класу сполук. Встановлено, що
2-імінокумарин-3-карбоксаміди взаємодіють не тільки з арил- та
бензиламінами, а й з амінами Гевальда, гідроксиламіном та
арилгідразинами, утворючи продукти заміщення по іміногрупі. Доведено, що
реакція 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з 2-амінобензофенонами перебігає
за рециклізаційним механізмом, а продукти реакції є новими
гетероциклічними ансамблями циклів і мають будову
3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумаринів.

Вперше одержано N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксаміди
ацилюванням 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів оцтовим ангідридом.
На прикладі N3-ацетил-2-[N-(2-фторфеніл)]імінокумарин-3-карбоксаміду
вивчено структуру продуктів зазначеної реакції методом
рентгеноструктурного аналізу.

В результаті проведених досліджень синтезовано 431 сполуку, що не
описана в літературі, а їх будову підтверджено даними елементного
аналізу, УФ/Вид-, ІЧ-, ПМР-спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу
та хромато-мас-спектрометрії.

За допомогою комп’ютерних програм ChemoSoft, PASS і QSAR-аналізу
проведено віртуальний скринінг комбінаторних бібліотек
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів і
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та встановлено деякі
закономірності зв’язку “будова – біологічна дія” для систематичних рядів
досліджуваних сполук, що дозволило спланувати та провести біологічний
скринінг.

Вперше одержано дані про гостру токсичність, гепатотропну,
протипухлинну, антиексудативну, анальгетичну та протиалергічну
активності синтезованих сполук.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено та удосконалено
синтетичні методи одержання 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів,
3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумаринів,
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів, що дозволяє суттєво
розширити можливості цілеспрямованого пошуку БАР серед зазначених класів
сполук.

Здійснено проектування комбінаторних бібліотек
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів і
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та методом паралельного
рідиннофазного синтезу одержано 252 та 136 сполук, відповідно.

За результатами фармакологічного скринінгу синтезованих сполук знайдено
найбільш перспективну біологічно активну речовину –
2-(4-амінокарбонілфеніл)іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід та для неї
розроблено АНД.

Результати, що отримано при виконанні дисертаційної роботи, впроваджено
до навчального процесу хіміко-біологічного факультету Чернігівського
педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка і кафедри якості,
стандартизації та сертифікації ліків ІПКСФ Національного фармацевтичного
університету, а також – до наукових досліджень відділу гетероциклічних
сполук ІСМА НТК “Інститут монокристалів” НАН України.

Особистий внесок здобувача. В наукових працях, опублікованих із
співавторами Чернихом В.П., Коваленком С.М., Журавель І.О., Баумером
В.М., Яковлєвою Л.В., Шаповал О.М., Івановим В.В., Карасьовим О.О.,
Ситніком К.М., Порохняком А.О., Нікітченком В.М., Михайловим В.С.
особисто автором виконані:

аналіз літературних джерел з синтезу та біологічної дії похідних
2-імінокумаринів;

планування синтетичної частини роботи;

розробка методик синтезу та одержання похідних
2-імінокумарин-3-карбоксамідів, N-заміщених
2-імінокумарин-3-карбоксамідів, 3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумаринів та
N3-ацетіл-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів;

синтез комбінаторних бібліотек 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів;

обробка, інтерпретація результатів синтетичних, фізико-хімічних,
біологічних досліджень та комп’ютерних розрахунків; систематизація,
аналіз даних і оформлення результатів.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи
викладено на українській конференції “Хімія азотвмісних гетероциклів”
(Харків, 1997); на V Національному з’їзді фармацевтів України
“Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому
тисячолітті” (Харків, 1999); на конференції молодих вчених Харківського
державного медичного університету “Медицина третього тисячоліття”
(Харків, 2001); на XIX Українській конференції з органічної хімії
(Львів, 2001); на всеукраїнській науково-практичній конференції
“Фармація ХХІ століття” (Харків, 2002); на всеукраїнській
науково-практичній конференції “Сучасні технології органічного синтезу
та медичної хімії” (Харків, 2003); на міжнародній конференції “Історія
та перспективи розвитку фармацевтичної науки та освіти” (Запоріжжя,
2004).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 статей у фахових
виданнях та 7 тез доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох
розділів, висновків, списку літературних джерел та додатків. Загальний
об’єм дисертації складає 157 сторінок. Робота ілюстрована 14 схемами, 25
рисунками і 52 таблицями. Перелік використаних літературних джерел
містить 229 найменування.

Перший розділ містить огляд літературних джерел щодо синтезу та
біологічної активності 2-імінокумаринів та продуктів їх перетворень.
Другий розділ присвячено вивченню взаємодії
2-імінокумарин-3-карбоксамідів з N-нуклеофільними та електрофільними
реагентами. В третьому розділі описується проектування та синтез
комбінаторних бібліотек 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів. Комп’ютерне
прогнозування та вивчення біологічної активності синтезованих сполук
наведено у розділі 4.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Синтез та реакційна здатність 2-імінокумарин-3-карбоксамідів

Як вихідні сполуки для здійснення хімічних перетворень обрано
2-імінокумарин-3-карбоксаміди (1), що одержували взаємодією саліцилових
альдегідів з амідом ціанооцтової кислоти за Кньовенагелем.

Наявність у структурі 2-імінокумарин-3-карбоксамідів (1) імінолактонного
циклу, котрий можна розглядати як циклічний іміноефір, надає цим
сполукам високої реакційної здатності в реакціях з нуклеофільними
реагентами різної електронної природи. Крім того, наявність у положенні
3 сполук (1) карбоксамідної групи створює сприятливі можливості для
перебігу рециклізаційних перетворень, що суттєво збагачує їх хімічний
потенціал і в синтетичному відношенні вигідно відрізняє від кумаринів.

Реакції 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з N-нуклеофільними

реагентами

В реакціях 2-імінокумаринів з N-нуклеофільними реагентами, в залежності
від умов проведення реакції, природи нуклеофільного реагенту та
характеру замісника в положенні 3, можуть утворюватись різні кінцеві
продукти.

При взаємодії 2-імінокумарин-3-карбоксамідів (1) з арил- та
бензиламінами, амінами Гевальда, гідроксиламіном, арилгідразинами при
нагріванні в льодяній оцтовій кислоті утворюються відповідні
2-N-заміщені 2-імінокумарин-3-карбоксаміди (2):

Особливої уваги заслуговує реакція 2-імінокумарин-3-карбоксамідів (1) з
амінами Гевальда. Незважаючи на низьку нуклеофільність аміногрупи в
молекулі 2-амінотіофенів, при проведенні реакції в присутності
каталітичної кількості сульфатної кислоти були одержані кінцеві продукти
(2) з високими виходами.

Синтез диядерних гетероциклічних структур, що містять 2-імінокумариновий
та тетрагідробензо[b]тіофеновий фрагменти на сьогодні – один із
напрямків пошуку потенційних інгібіторів тирозинової кінази.

При проведенні реакції 2-імінокумарин-3-карбоксамідів (1) з заміщеними
2-амінобензофенонами (3) передбачалося, що взаємодія відбуватиметься за
стандартною схемою з отриманням відповідних 2-N-заміщених
2-імінокумарин-3-карбоксамідів (2). Однак, аналіз спектрів 1Н ЯМР
зразків продуктів реакції показав, що в ході взаємодії зникають сигнали
протонів іміногрупи (12 – 13 м.д.) і протонів амідної групи (9.0 – 9.2,
7.7 – 7.9 м.д.), які є характерними для
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (2).

Ймовірно, зазначена реакція відбувається за рециклізаційним механізмом,
що включає стадію утворення проміжних
2-(N-2-бензоїларил)імінокумарин-3-карбоксамідів (A), виділити котрі за
даних умов не вдалося. Нестабільність цих структур, на наш погляд,
пов’язана з активізацією карбонільної групи бензофенонового фрагмента
під дією іону амонію, що елімінується на першій стадії, і утворенням
нових інтермедіатів – аміноспиртів (B). Далі внаслідок атаки аміногрупи
на атом Карбону зв’язку С=N імінокумарину 2-імінолактоний цикл
розмикається, відбувається цис-транс-ізомерізація інтермедіата (C) на
(D) та його циклізація з утворенням
R1-3-[6-R2-4-(R3-феніл)хіназолін-2-іл)кумаринів (4).

В спектрах 1Н ЯМР сполук (4) спостерігаються сигнали ароматичних
протонів в регіоні 6.54 – 8.70 м.д. та синглетний сигнал протону Н-4
кумаринового циклу (8.65 – 9.49 м.д.).

В ІЧ-спектрах одержаних речовин (4) відсутні смуги валентних коливань
?N–H іміду та ?N–H амідного фрагмента (3400 – 3300 см-1), що є
характерними для вихідних 2-іміно-R1-кумарин-3-карбоксамідів (1),
відсутня смуга коливань ?С=О кетону (1670 – 1690 см-1) та з’являється
сильна смуга валентних коливань ?С=О лактону (1713 – 1763 см-1) і слабка
смуга коливань зв’язку ?С=N (1632 – 1694 см-1).

Наявність інтенсивного піка молеклярного іона (m/z: 414, 100%) і
характерних для кумаринових систем осколочних іонів (m/z: 415 [M]+, 379
[M-Cl]+, 190, 177 [M-C14H8ClN2]+, 127) на прикладі молекули
3-(4-феніл-6-хлорхіназолін-2-іл)-8-метоксикумарину (4; R1=8-ОСН3, R2=Cl,
R3=H) також підтверджують достовірність запропонованої структури.

При проведенні даної реакції в льодяній оцтовій кислоті кінцеві продукти
зазначених процесів рециклізації та гетероциклізації (A?B?C?D) –
R1-3-[6-R2-4-(R3-фенілхиназолін-2-іл)]кумарини (4) утворюються вже на
холоду:

Факт перебігу даної реакції за рециклізаційним механізмом остаточно
доведено рентгеноструктурним аналізом. Рентгеноструктурні дослідження на
прикладі 3-(4-феніл-6-хлорхіназолін-2-іл)-7-гідроксикумарину (4; R1 =
7-ОН, R2 = Cl, R3 = H) підтвердили, що кінцеві продукти мають
запропоновану структуру 3-(4-арилхиназолін-2-іл)кумаринів (4). Виявлено,
що структура цієї сполуки побудована з триад молекул, які утворюються за
рахунок водневих зв’язків О–Н…О. Уточнення структури проведено
повноматричним МНК з використанням комплексу програм SHELX-97.

Реакції ацілювання 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів

При вивченні реакційної здатності 2-N-R-заміщених
2-імінокумарин-3-карбоксамідів (2) було встановлено, що ацилювання
карбамідної групи проходить при кип’ятінні в оцтовому ангідриді за 20 –
80 хв., що значно швидше у порівнянні з кумарин-3-карбоксамідами (10 –
12 год.).

Підвищена нуклеофільність амідної групи, що полегшує перебіг цієї
реакції, можно пояснити впливом внутрішньомолекулярного водневого
зв’язку в вихідних 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідах (2). При
переході до сполук з більш електронодонорними замісниками R2 міцність
водневого зв’язку зростає, підвищується електронна густина на атомі
Нітрогену аміногрупи і зростає швидкість реакції ацилювання.

При проведенні реакції 2-N-(2-фторфеніл)імінокумарин-3-карбоксаміду (2;
R1=Н, R2=2-F) з оцтовим ангідридом на стадії очищення кінцевого продукту
перекристалізацією із ДМФА було виділено два типи кристалів: тонкі
пластинчасті голки (І) та приблизно ізомерні призми (ІІ).
Рентгеноструктурним аналізом цих речовин доведено, що вони утворені
молекулами однакового складу, що мають різну просторову будову і тип
упакування в кристалах.

Проектування та синтез комбінаторних бібліотек

Побудова віртуальних бібліотек та аналіз характеристик сполук

Для проведення коректного біологічного тестування синтетичних сполук з
метою пошуку речовини, перспективної для подальшої розробки в якості
можливої лікарської субстанції, необхідно мати достатній набір сполук
схожої структури, що різняться природою та положенням замісників, так
звану комбінаторну бібліотеку сполук. Першим етапом проектування таких
бібліотек є побудова віртуальної бібліотеки та віртуальний аналіз
характеристик структур.

Для побудови віртуальних бібліотек
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів і
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів використовували
віртуальний масив із 56 саліцилових альдегідів та 210 ароматичних
амінів, які є комерційно доступними. За допомогою комп’ютерної програми
Project Library було згенеровано віртуальну бібліотеку
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (11760 речовин) та бібліотеку їх
ацильних похідних (11760 речовин).

Далі для кожної сполуки одержаних бібліотек з використанням комп’ютерної
програми ChemoSoft (Chemical Divesity Labs, Inc., США) було розраховано
ряд дескрипторів: молекулярна маса (MW); коефіцієнт розподілу у системі
1-октанол/вода (logP); логарифм розчинності у воді (г/мл) при рН=7,4
(logSw); кількість нетермінальних зв’язків (RotB), що обертаються;
кількість донорів водневого зв’язку (Hd); кількість акцепторів водневого
зв’язку (Ha); частка речовини, що проникає з шлунково-кишкового тракту в
кровотік за допомогою пасивної дифузії і без урахування метаболитической
деградації (FA). Відповідність сполуки – потенційного лікарського засобу
цим дескрипторам свідчить про можливість сполуки проникати до клітини та
взаємодіяти з ферментами і іншими біологічними об’єктами.

З метою виключення небажаних структур була проведена процедура ADMET
–фільтрування (ADMET – absorption, distribution, metabolism, exretion,
toxicity), внаслідок чого було сформовано віртуальну бібліотеку
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (2705 структур), та віртуальну
бібліотеку N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (764
структур). Ці бібліотеки далі при дослідженні біологічної дії можуть
бути використані для проектування мішень-специфічних фокусованих
бібліотек, для проведення QSAR (КССС) – моделювання, для оцінки “drug —
likeness” – подібності до лікарської речовини, для проведення
молекулярного докінгу тощо.

Порівняння розрахованих величин з необхідними значеннями дескрипторів,
свідчить про те, що більшість сполук, досліджених у даній роботі, за
сукупністю своїх фізико-хімічних властивостей відповідає сучасним
вимогам до хімічних сполук, придатних для первинного тестування
біологічної активності. Вони можуть бути рекомендовані для випробувань
на біологічну активність, як речовини, що мають сприятливі
фармакокінетичні характеристики.

B

Ue

TH

OJPJQJ

O

O

&

F

O

&

F

O

]$]O]th]eaeaibib8c>cTcooeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoaeoeoeoeoeoeoeoeoeoe
oaeoeoeoeoeoeoeoaeoeoeoeoeoeoeoaeoaeoaeoeoeoeo

O

O

&

F

O

O

hoeV!OJPJQJ

hoeV!

O

???ого різноманіття та виходячи з вимог до технологічності процесу.
Таким чином, було сплановано комбінаторну бібліотеку з 300
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (3) та 144
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів.

2.2. Синтез комбінаторних бібліотек

Відповідно до проекту було проведено синтетичні роботи методом
рідиннофазного паралельного синтезу з використанням лабораторного
синтезатора CombiSyn-012-3000 та одержано бібліотеки, які містять 252
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (3) (ефективність методики
складає 84%) та 136 N3-ацетил-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів (5)
(ефективність методики складає 94%), що цілком задовільно для методик
комбінаторного синтезу. Структуру та чистоту всіх синтезованих сполук
контролювали за допомогою ПМР-спектроскопії.

3. Комп’ютерне прогнозування та дослідження біологічної дії синтезованих
сполук

Для прогнозу спектру біологічної активності по структурній формулі
хімічної сполуки була використана комп’ютерна програму PASS (Prediction
of Activity Spectra for Substances), яка дає можливість оцінювати
фармакологічні ефекти, механізми дії та специфічну токсичність сполуки
та забезпечує прогнозування всього спектру активності сполуки, включаючи
як основну дію, так і можливі побічні ефекти.

Для проведення PASS-прогнозу нами обрано
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксаміди та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксаміди. Віртуальні бібліотеки з
11760 сполук, відповідно, були обчислені за допомогою програми PASS для
визначення напрямку подальших біологічних досліджень. Аналіз отриманого
PASS-пакету ймовірної біологічної дії
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів дозволив спланувати
цілеспрямований пошук серед синтезованих сполук речовин з антиалегічною,
протипухлинною, гепатотропною, протизапальною та анальгетичною дією.

Протиракову дію 82 синтезованих 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів
вивчали в Національному інституті раку США (NCI) на клітинних культурах
людських пухлин: лейкeмії (6 різновидів), раку легень (9), товстої кишки
(7), нирок (8), яєчників (6), простати (2), молочної залози (8), пухлин
ЦНС (5), меланоми (8). Згідно з методикою NCI протираковий ефект
оцінювали за цитопатичним впливом тестованої речовини на клітинні
культури пухлин. За результатами тестів на клітинних культурах
злоякісних пухлин людини виявлено, що
6,8-дихлор-2-(4-фторфеніл)імінокумарин-3-карбоксамід (3; R1=Н, R2=4-F)
значною мірою пригнічує розвиток більшості клітинних культур (особливо
меланоми та пухлин нирок).

Тестування гепатотропної, анальгетичної, антиексудативної,
антигістамінної, протиалергічної активності синтезованих сполук було
проведено на базі Центральної науково-дослідної лабораторії НФаУ під
керівництвом проф. Л.В.Яковлєвої.

Вивчення гепатотропної дії 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів
проводили на моделі гострого тетрахлорметанового гепатиту у мишей. З
групи 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів детоксикуючі та
гепатопротекторні властивості виявляють речовини
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід (3; R1 =
5,6-бензо, R2 = 4-СОNH2) та
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-7-диетиламінокумАрин-3-карбоксамід (3;
R1 = 7-N(C2H5)2, R2 = 4-СОNH2). Під впливом сполуки (3; R1 = 5,6-бензо,
R2 = 4-СОNH2) 100% тварин у групі вижили, знизився показник ВКП, та
відновилися до рівня інтактного контролю показники відновленого
глютатіону та малонового діальдегіду у гомогенаті печінки. Речовина (3;
R1 = 7-N(C2H5)2, R2 = 4-СОNH2) сприяла підвищенню до 80% рівня тварин,
які вижили, зниженню вмісту МДА та підвищення вмісту G-SH до рівня таких
показників у групі інтактного контролю.

Вивчення анальгетичної активності 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів
вивчали на моделі оцтово-кислих корчів у щурів. Вплив сполук на розвиток
ноцицептивної реакції оцінювали за їх здатністю зменшувати кількість
корчів у дослідній групі щурів у порівнянні з контрольною. Найбільшу
ефективність виявила речовина
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід (3; R1 =
5,6-бензо, R2 = 4-СОNH2), її ЕД50 дорівнює 0,58 мг/кг та переважає ЕД50
інших сполук у 1,2 – 4,4 рази, препарат порівняння вольтарен (5 мг/кг)
– у 8,6 рази.

Нами проведено QSAR-аналіз результатів тестування на анальгетичну дію.
Згідно методології QSAR-аналізу, яка орієнтована на знаходження
мінімального набору молекулярно-структурних параметрів (дескрипторів),
необхідних для опису заданого виду активності, була проведена подальша
статистична обробка дескрипторного набору, сумісно з експериментальними
даними про біологічну активність. Це дозволило сформувати необхідну
прогностичну функцію:

?2 = 0.017, q2 = 0.63,

з топологічним параметром IC1 та енергією верхньої зайнятий МО,
розрахованою у рамках напівемпіричного методу АМ1. Це рівняння може бути
використано в цілях попереднього прогнозу анальгетичної активності
похідних 2-імінокумарин-3-карбоксаміду.

У деяких похідних 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів також
встановлено різна за ступенем вираженості антиексудативна активність.
Виражену антиексудативну дію (на моделі карагенінового набряку стопи у
білих щурів) виявила сполука
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід (3;
R1=5,6-бензо, R2=4-СОNH2) у дозі 0,58 мг/кг (ЕД50 за анальгетичною
активністю) – 45,35%.

З метою скринінгового вивчення антигістамінної дії
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксаміду (3; R1 =
5,6-бензо, R2 = 4-СОNH2), було проведено тест “офтальмореакція на
введення гістаміну”, що дозволило визначити оптимальну дозу і обумовило
подальше вивчення субстанції в цій дозі.

При експериментальному вивченні протиалергічної активності ступінь
тяжкості анафілактичного шоку у мурчаків визначали за методом
Ф.Ф.Лукманова. В результаті встановлено, що речовина
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід (3; R1 =
5,6-бензо, R2 = 4-СОNH2) в дозі 1 мг/кг виявляє тенденцію до зниження
алергічної реакції.

Вивчення гострої токсичності найбільш активних похідних
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів з використанням двох методів за
Т.В.Пастушенко та за В.Б.Прозоровським при одноразовому пероральному
введенні мишам дозволило встановити, що всі речовини відносяться до
групи відносно нешкідливих за класифікацією К.К.Сидорова (їх ЛД50
складає більше за 15000 мг/кг).

За результатами досліджень найбільш перспективну субстанцію –
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід (3; R1 =
5,6-бензо, R2 = 4-СОNH2) запропоновано для поглибленого фармакологічного
вивчення. На зазначену субстанцію розроблено проект АНД.

В И С Н О В К И

Показано, що 2-імінокумарин-3-карбоксаміди взаємодіють не тільки з арил-
та бензиламінами, а й з амінами Гевальда, гідроксиламіном та
арилгідразинами з утворенням продуктів заміщення по іміногрупі в
положенні 2 кумарину.

Вперше встановлено, що реакція 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з
2-амінобензофенонами перебігає за реціклізаційним механізмом. Продуктами
реакції є нові 3-(4-феніл-хіназолін-2-іл)кумарини.

Показано, що 2-імінокумарин-3-карбоксаміди легко ацілюються оцтовим
ангідридом з утворенням
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів, та зроблено припущення
про суттєвий вплив на проходження реакції внутрішньомолекулярного
водневого зв’язку.

За даними рентгеноструктурного дослідження
N3-ацетил-2-[N-(2-фтор-феніл)]імінокумарин-3-карбоксаміду встановлено,
що для цієї сполуки є характерним поліморфизм.

Проведено проектування комбінаторних бібліотек
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-[N-(2-фторфеніл)]імінокумарин-3-карбоксамідів та проведено
синтез цієї бібліотеки методом рідиннофазного паралельного синтезу з
високою ефективністю.

З використанням програми PASS було спрогнозовано вірогідна біологічна
дія 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів, та виявлено, що для
них можлива антиалергенна, противірусна, імуностимулююча, протипухлинна
та анальгетична активність.

За результатами проведеного фармакологічного скринінгу виявлено, що
2-[4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід є
нетоксичним (“відносно нешкідливим” за класифікацією К.К.Сидорова), та
проявляє досить високий рівень гепатопротекторної, анальгетичної та
антиексудативної дії. Також вказана речовина виявляє тенденцію до
зниження алергічної реакції на моделі анафілактичного шоку.

2-[4-(Амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід
запропоновано для поглибленого фармакологічного дослідження. На
зазначену субстанцію розроблено проект АНД.

Список опублікованих праць за темою дисертації:

Рециклизация 2-иминокумаринов под действием нуклеофильных реагентов. 4.
Взаимодействие 2-иминокумарин-3-карбоксамидов с 2-аминобензофенонами /
С.В.Русанова, И.А.Журавель, С.Н.Коваленко, В.П.Черных, В.Н.Баумер. //
Химия гетероцикл. соед. – 2004. — №10. – С. 1533-1542. (Особистий внесок
– виконання експерименту, обробка та аналіз експерементальних даних)

Вивчення біологічної активності похідних
2-(4-карбомоілфеніліміно)-2Н-хромен-3-карбоксамідів / С.В. Русанова,
Л.В. Яковлєва, О.М. Шаповал, С.М. Коваленко. // Мед. хімія. – 2004. —
№1(6). – С. 36-40. (Особистий внесок – планування та здійснення
експерименту, аналіз та оформлення результатів синтетичних
фізико-хімічних та біологічних досліджень)

Русанова С.В., Иванов В.В., Коваленко С.Н. QSAR анализ биологической
активности производных 2-(4′-карбомоилфенилимино)кумарин-3-карбоксамидов
// Запорожский медицинский журнал. – 2004. — № 1(2). — С. 19-22.
(Особистий внесок – виконання експерименту, обробка та аналіз даних
біологічних доліджень)

Використання рециклізаційних перетворень у синтезі 2Н-хромен-2-імінів /
І.О. Журавель, С.М. Коваленко, В.П. Черних, С.В Русанова.// Журнал
органічної та фармацевтичної хімії. – 2003. — № 1(3-4). — С. 21-25.
(Особистий внесок –обробка та аналіз результатів літературного пошуку,
експерементальних даних)

Взаємодія 2-імінокумаринів з N-нуклеофільними реагентами / С.М.
Коваленко, В.П. Черних, О.О. Карасьов, І.О. Журавель, С.В. Русанова //
Фізіологічно активні речовини. – 2002. — №1(33). – С. 14-25. (Особистий
внесок – аналіз огляда літературних джерел, обробка та аналіз
експерементальних даних)

Two crystal modifications for the product of the acetylation of
2-N-(2-fluorophenyl) iminocoumarin-3-carboxamide / S.N. Kovalenko, V.N.
Baumer, S.V. Rusanova, V.P. Chernykh // Zeitschrift fur
Kristallographie. – 1999. – Vol. 214. – P. 580-583. (Особистий внесок –
здійснення експерименту, обробка та аналіз експериментальних даних)

Рециклизация 2-имино-2Н-1-бензопиранов под действием нуклеофильных
реагентов. 4. Использование 2-(N-ароилгидразоно)кумарин-3-карбоксамидов
для синтеза 3-(1,3,4-оксадиазолил-2)кумаринов / С.Н.Коваленко,
К.М.Сытник, В.М.Никитченко, С.В.Русанова, В.П.Черных, А.О.Порохняк //
Химия гетероцикл. соед. – 1999. — №2. – С. 190-193. (Особистий внесок –
виконання експерименту, участь при обробці та аналізі експериментальних
даних)

Синтез и строение 3-(2,4-дихлорфенил)-6-фторхиназолин-2,4-(1Н, 3Н)-диона
/ С.В. Русанова, В.С. Михайлов, С.Н. Коваленко, В.П. Черных, В.Н. Баумер
// Вісник фармації. – 1999. — №2(20). – С. 14-19. (Особистий внесок –
здійснення синтезу об’ектів дослідження, обговорення результатів)

Рециклизація 2-(N-ароїлгідразоно)кумарин-3-карбоксамидів у
3-(1,3,4-оксадіазоліл-2)кумарини / С.М. Коваленко, В.М. Нікітченко, К.М.
Ситник, С.В. Русанова, О.В. Сілін, В.В. Маслов // Укр. конф. “Хімія
азотвмісних гетероциклів” (ХАГ-97). – Харків, 1997. — С. 114.

Редькін Р.Г., Русанова С.В., Коваленко С.М. Синтез та реакційна
здатність 2-(N-ариліміно)кумаринів // Досягнення сучасної фармації та
перспективи розвитку новому тисячолітті: Матеріали V Нац. з’їзду фармац.
України. — Харків, 1999. – С. 446-447.

Русанова С.В., Коваленко С.С., Черних Ю.В. Синтез та біологічна
активність похідних 2-імінокумарин-3-карбоксамідів, що містять
п-амінобензамідний залишок // Медицина третього тисячоліття: Зб. тез.
конф. мол. вчених Харків. держ. мед. ун-ту. – Ч. I. – Харків, 2001. –
С.34.

Взаємодія 2-імінокумарин-3-карбоксамідів з 2-амінобензофенонами / С.В.
Русанова, С.М. Коваленко, В.П. Черних, С.Д. Боровик // Тез. доп. ХІХ
укр. конф. з органічної хімії. – Львів, 2001. – С. 561.

Шаповал О.М., Коваленко С.М., Русанова С.В. Результати вивчення гострої
токсичності похідних N-арилкумаринкарбоксамідів // Фармація ХХІ
століття: Тез. доп. Всеукр. наук.-практ. конф.– Харків, 2002. – С.
204-205.

Русанова С.В., Коваленко С.М., Черних В.П. Використання реакцій
Кньовенагеля та нуклефільного заміщення для отримання аналогів кумарина
// Тез. доп. Всеукр. наук.-практ. конф. – Харків, 2003. – С. 66.

Взаємодія
5-гідроксіметил-2-іміно-8-метил-2Н-пірано[2,3-c]піридин-3-карбоксаміда і
2-іміно-R-кумарин-3-карбоксамідів з 2-аміно-бензофенонами / П.Є.
Шинкаренко, С.В. Русанова, І.О. Журавель, С.М. Коваленко // Тез. доп. XX
Укр. конф. з органічної хімії. – Одеса, 2004. – С. 373.

Русанова С.В. “Синтез та вивчення шляхів перетворення
2-імінокумарин-3-карбоксамідів з метою пошуку нових біологічно активних
речовин”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук
за спеціальністю 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія.
Національний фармацевтичний університет, Харків, 2005.

Знайдено, що 2-імінокумарин-3-карбоксаміди реагують з арил- та
алкіламінами, амінами Гевальда, гідроксиламіном та арилгідразинами з
утворенням відповідних імінопохідних. Але з 2-амінобензофенонами
2-імінокумарин-3-карбоксаміди реагують за реціклізаційним механізмом та
утворюють 3-(4-арилхіназолін-2-іл)кумарини. Показано, що внаслідок
міцного внутрішньомолекулярного водневого зв’язку
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксаміди легко ацілюються оцтовим
ангідридом з утворенням
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів. Структуру синтезованих
сполук підтверджено даними ІЧ, УФ/Вид, ЯМР-спектроскопії,
хромато-мас-спектрометрії та рентгеноструктурним дослідженням.
Сплановано комбінаторні бібліотеки
2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів та
N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів, розроблено методики їх
синтезу та проведено синтез цих бібліотек з високою ефективністю.
Вірогідну біологічну активність 2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів
та N3-ацетил-2-(N-арил)імінокумарин-3-карбоксамідів було спрогнозовано
за допомогою розрахункової програми PASS. Ці сполуки можуть проявляти
анальгетичну, антиалергічну, противірусну, імуностимулюючу та
протипухлинну дію. За результатами проведеного фармакологічного
скринінгу виявлено, що
2-[N-4-(амінокарбоніл)феніл]іміно-5,6-бензокумарин-3-карбоксамід є
відносно нетоксичним, та проявляє високий рівень гепатопротекторної,
анальгетичної та антиексудативної дії. Цю речовину запропоновано для
поглибленого фармакологічного дослідження. На вказану субстанцію
розроблено проект АНД.

Ключові слова: синтез, кумарини, хіназоліни, рециклізація, комбінаторна
бібліотека, прогнозування, біологічна активність, гепатопротектор,
анальгетик, антиексудант.

Русанова С.В. “Синтез и изучение путей превращения
2-иминокумарин-3-карбоксамидов с целью поиска новых биологически
активных веществ”. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата фармацевтических наук
по специальности 15.00.02 – фармацевтическая химия и фармакогнозия.
Национальный фармацевтический университет, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена поиску новых биологически активных соединений
среди производных 2-иминокумарин-3-карбоксамида.

Исходные 2-иминокумарин-3-карбоксамиды были получены при конденсации
салициловых альдегидов с цианацетамидом в условиях реакции Кневенагеля.

Исследование взаимодействия 2-иминокумарин-3-карбоксамидов с
N-нуклеофилами показало, что 2-иминокумарин-3-карбоксамиды в реакции с
арил- и алкиламинами, аминами Гевальда, гидроксиламином и
арилгидразинами в уксусной кислоте образуют продукты замещения по
иминогруппе в положении 2 кумарина. В этих же условиях реакция
2-иминокумарин-3-карбоксамидов с 2-аминобензофенонами протекает по
рециклизационному механизму и приводит к
3-(4-арилхиназолин-2-ил)кумаринам.

Установлено, что 2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамиды легко ацилируются
уксусным ангидридом с образованием
N3-ацетил-2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов. Легкость протекания
реакции и относительно высокая стабильность
N3-ацетил-2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов объясняется наличием
сильной внутримолекулярной водородной связи между амидным протоном и
атомом азота иминогруппы.

Строение синтезированных веществ подтверждено данными элементного
анализа, ИК, УФ/Вид, ЯМР-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии.
Структура 3-(4-фенилхиназолин-2-ил)кумаринов и
N3-ацетил-2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов была дополнительно
подтверждена данными рентгеноструктурного анализа кристаллов
3-(4-фенил-6-хлорхиназолин-2-ил)-7-гидроксикумарина и
N3-ацетил-2-(N-2-фторфенил)иминокумарин-3-карбоксамида соответственно.

С учетом дескрипторного анализа с помощью компьютерной программы
“Chemosoft” были спланированы комбинаторные библиотеки
2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов и
N3-ацетил-2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов, разработаны методики
их синтеза и проведен синтез этих библиотек с высокой эффективностью.
Использование расчетной программы PASS позволило спрогнозировать
биологическую активность 2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов и
N3-ацетил-2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов как возможных
антиаллергенов, противовирусных, иммуностимулирующих, и
противоопухолевых лекарственных средств. С помощью метода
прогнозирования QSAR уточнена вероятность проявления анальгетической
активности в ряду 2-(N-арил)иминокумарин-3-карбоксамидов.

По результатам проведенного фармакологического скрининга установлено,
что 2-[N-4-(аминокарбонил)фенил]имино-5,6-бензокумарин-3-карбоксамид
относительно безвреден и проявляет достаточно высокий уровень
гепатопротекторного, анальгетического и антиэкссудативного действия. Это
соединение также проявляет тенденцию к снижению аллергической реакции по
модели анафилактического шока. Поэтому
2-[N-4-(аминокарбонил)фенил]имино-3-карбоксамид был предложен для
углубленного фармакологического исследования. На указанное вещество
разработан проект аналитической и нормативной документации.

Ключевые слова: синтез, кумарины, хиназолины, рециклизация,
комбинаторная библиотека, прогнозирование, биологическая активность,
гепатопротектор, анальгетик, антиэксудант.

Rusanova S.V. “Synthesis and study of transformation ways of
2-iminocoumarin-3-carboxamides for searching new biologically active
substances”. – Manuscript.

Thesis for the Ph.D. in Pharmacy in Specialty 15.00.02 – Pharmaceutical
Chemistry and Pharmacognosy. – National University of Pharmacy, Kharkiv,
2004.

It has been found that reactions of 2-iminocoumarin-3-carboxamides with
aryl- or alkylamines, Gewald amines, hydroxylamine and arylhydrazines
lead to corresponding iminoderivative. But
2-iminocoumarin-3-carboxamides react with 2-amino-benzophenones by
recyclization mechanism and gave corresponding
3-(4-arylquinazolin-2-yl)coumarines. It has been shown that due to
strong intramolecular hydrogen bond
2-(N-aryl)iminocoumarin-3-carboxamides easily acetylated by acetic
anhydride produce stable
N3-acetyl-2-(N-aryl)iminocoumarin-3-carboxamides. The structure of
compounds obtained has been confirmed by data of IR-, UV/Vis-, NMR-,
chromato-mass-spectra characteristics and X-ray analysis. The
combinatorial libraries of 2-(N-aryl)iminocoumarin-3-carboxamides and
N3-acetyl-2-(N-aryl)iminocoumarin-3-carboxamides have been planned,
procedures of synthesis of these libraries have been developed and
synthesis has been carried out with good effectivity.

Possible biological activity of 2-(N-aryl)iminocoumarin-3-carboxamides
has been predicted by PASS software. These compounds may possess
analgesic, antiallergic, antiviral, immunostimulating and antitumor
activity. The pharmacological screening of synthesized compounds showed
that 2-[N-(4-aminocarbonylphenyl)]iminocoumarin-3-carboxamide is
relatively non-toxic and possess high level of hepatoprotector,
analgesic and antiexudative action. This substance has been recommended
for the further pharmacological studying and project of analytical and
technical documentation for this substance has been developed.

Key words: synthesis, coumarines, quinazolines, recyclization,
combinatorial library, PASS prediction, biological activity,
hepatoprotector, analgesic, antiexudative.

PAGE \* Arabic 15

Похожие записи