Реакция протекает при температуре 30-40 0С в среде 2-пропанола.
При увеличении продолжительности реакции до 16 ч и повышении температуры реакционной смеси до 70 0С, было замечено, что исходная суспензия тиосемикарбазида (19) растворяется в спиртовой среде и происходит образование другого продукта реакции. В результате чего было сделано предположение, что в результате образуется продукт внутримолекулярной гетероциклизации соединения (19) – b-N-(5-метил-4-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3-тиазин-2-ил)изоникотингидразид (20). Циклизация соединения (19) в 5,6-дигидро-1,3-тиазин-4-он (20), видимо, происходит посредством внутримолекулярной нуклеофильной атаки атома серы в тиольной форме по электронно-дефицитному атому углерода при ненасыщенной С=С связи. Образование циклического 5,6-дигидро-1,3-тиазин-4-она (20) доказано отсутствием в спектре ЯМР 1Н концевых метиленовых протонов =СН2, проявляющихся для соединения (19) двумя дублетами при 5,73 и 6,02 м. д., а также синглета амидного N-H протона при 12,15 м. д., участвующего в необходимой при циклизации тион-тиольной перегруппировке. Кроме того, в спектре ЯМР 1Н соединения (20) происходит расщепление метильных протонов - СН3 на дублет, свидетельствующее об их взаимодействии с метиновым СН-протоном тиазинового кольца, также свидетельствующих в пользу образования соединения (20) по вышеописанной схеме циклизации.
При эквимольном взаимодействии (19) с циклическими вторичными аминами (морфолин, пиперидин), а также алкалоидами анабазин и цитизин в растворе этанола или 2-пропанола при температуре около 30 0С были выделены не ожидаемые продукты присоединения к атому углерода при активированной двойной С=С связи, а продукт гетероциклизации соединения (19) в 5,6-дигидро-1,3-тиазин-4-он (20). При этом реакция циклизации проходила в течении ~1 часа и на ход реакции, выход продукта (20) совершенно не влияла как структура, так и основность исходных аминов и алкалоидов. В данном случае реакция циклизации тиосемикарбазида (19) в (20) значительно ускорялась введением сильных оснований, увеличивающих, вероятно, образование тиольной формы соединения (19).
С целью более полной идентификации, а также изучения возможной N-H таутомерии между гидразидным и тиазиновым фрагментом и установления пространственного строения соединения (20) было проведено его рентгеноструктурное исследование. Структура молекулы (20) приведена на рисунке 2.
| Было установлено, что в исходной упаковке снятого кристалла присутствует также молекула используемого при перекристаллизации соединения (20) растворипропанола). Образование такого сольвата объясняется наличием сильной водородной связи N2H2a…O3 (x, y, z). |
Рисунок 2 – Пространственное строение сольвата соединения b-N-(5-метил-4-оксо-5,6-дигидро-4H- |
В последнее время в научной литературе значительно увеличивается число публикаций по химии 3,4-дигидропиримидин-2-тионов, получаемых трехкомпонентной конденсацией по реакции Биджинелли, что связано не только с их препаративной доступностью, но и с проявлением ими широкого спектра фармакологической активности - анальгетической, антибактериальной антигипертензивной.
С целью получения на основе 4-арилзамещенных 3,4-дигидропиримидин(1Н)-2-тионов (21-26) производных 3,5-дигидро-2H-тиазоло[3,2-a]пиримидинов нами был разработан новый препаративно более доступный метод получения, заключающийся в кипячении толуольных растворов 4-арилзамещенных 3,4-дигидропиримидин(1Н)-2-тионов (21-26) с небольшим избытком метилового эфира хлоруксусной кислоты в присутствии триэтиламина.
При проведении реакции предполагалось, что реакция остановится на стадии образования одного из промежуточных продуктов S - либо N - алкилирования, образование которых зависит от применяемых растворителей и акцепторов, влияющих, вероятно, на процесс тион-тиольного перехода. Однако, практически с 84-90%-ным выходом были выделены целевые продукты циклизации (27-32), представляющие собой светло-оранжевые и светло-коричневые кристаллические вещества, хорошо растворимые в горячих бензоле, этилацетате, этаноле.
Образование 3,5-дигидро-2H-тиазоло[3,2-a]пиримидинов (27-32) доказано отсутствием в ИК-спектрах полос поглощения валентных колебаний аминогрупп N-H в области 3300 -3100 см-1 по сравнению с исходными 3,4-дигидропиримидин(1Н)-2-тионами (21-26) и появлением колебаний карбонила С=О в циклической тиазольной системе в области 1 см-1. В спектрах ЯМР 1Н соединений (27-32) отсутствуют сигналы N(3)-H протонов, проявляющихся в исходных соединениях и продуктах их N(1)-моноалкилирования в виде дублетов в области 9.2 м. д. Метиленовые протоны СН2 тиазолового кольца оказываются неэквивалентными и проявляются дублет дублетами с высокой КССВ J = 17.7 Гц.
| С целью возможного установления пространственного строения бициклических тиазолопиримидинов, нами осуществлено рентгеноструктурное исследование соединения (28). Пространственное строение молекулы (28) представлено на рисунке 3. Установлено, что (28) состоит из двух геометрически независимых молекул (28a) и (28b), расположенных в одной независимой ячейке. |
Рисунок 3 – Пространственное строение |
В последнее время в медицинской практике широко начали использовать новый класс гетероциклических соединений с базовой 1,4-дигидропиридиновой основой, обладающих высокой антигипертензивной и ноотропной активностью. Вместе с тем в литературе не описаны производные 1,4-дигидропиридинов, содержащие алкалоидные заместители.
В связи с этим, нами по известной методике, бромированием соответствующих диэтил-4-(4-арил)-2,6-диметил-1,4-дигидропиридино-3,5-дикарбоксилатов двойным избытком бромсукцинимида получили соответствующие дибромметильные производные (35, 36), которые использовали далее в реакциях нуклеофильного замещения. Так, при взаимодействии бензольных растворов (35, 36) с двойным количеством цитизина, в присутствии избытка триэтиламина при комнатной температуре и интенсивном перемешивании в течении суток, нами выделены с выходом около 70% продукты алкилирования (37, 38).
Продукты реакции (37, 38) выделяли после колоночной хроматографической очистки над силикагелем и оксидом алюминия (1:1) с последующей перекристаллизацией. Полученные дизамещенные производные (37, 38) представляют собой белые кристаллические вещества, легко растворимые во многих органических растворителях, кроме предельных углеводородов.
Состав, строение и индивидуальность синтезированных соединений (37, 38) подтверждены данными ИК - и ЯМР 1Н -спектроскопии. ЯМР 1Н - спектр соединения (37) показал не только синглеты N-H протона и С4-Н протона 1,4-дигидропиридинового цикла, но и наличие двойных сигналов триплета и квартета практически эквивалентных этокси-групп. Метиленовые протоны - СН2Ná в 2,6-положении 1,4-дигидропиридинового кольца оказываются неэквивалентными и проявляются в разных областях спектра уширенным дублетом при 2.94 м. д. и дублет дублетом при 3.92 м. д. Следует также отметить весьма интересный факт, что протоны цитизиновых каркасов выписываются не удвоенными, а дублирующими сигналами со смещением на расстояние 0.05-0.14 м. д., свидетельствующие об их неэквивалентности в молекуле (37), связанных, вероятно, с их различной пространственной ориентацией относительно 1,4-дигидропиридинового кольца.
2.9.1 Антибактериальная активность
Некоторые из синтезированных соединений прошли биологические испытания на антибактериальную и противогрибковую активность в НПЦ «Фитохимия» (г. Караганда).
Исследование антимикробной активности были проведены на следующих соединениях: (4), (7), (10), (18), (19), (20), (27).
В результате проведенного биоскрининга установлено, что почти все исследованные соединения в условиях in vitro проявляют умеренно-выраженную антибактериальную и противогрибковую активность. Активность соединений оценивается ниже препарата сравнения – гентамицина, но выше широко известного антибиотика – бензилпенициллина натриевой соли, различаясь несколько в широте действия относительно некоторых грамположительных (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) и грамотрицательных штаммов (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli).
2.9.2 Ростстимулирующая активность
Испытания на ростстимулирующую активность водорастворимого соединения (10) проводили в ТОО «Казахский НИИ плодоводства и виноградарства», в лаборатории агроэкологии и массовых анализов. Контролем служила вода, в качестве эталона сравнения применяли "Акпинол". Испытание проводили на отростках фасоли обыкновенной, проверяемые концентрации – 10, 50 и 100 мг/л. Изучение корнеобразования исследовалось по следующим факторам: длина корневой зоны, количество точек роста, количество бугорков, количество корней, суммарная длина всех корней (таблица 2).
Анализ всех полученных данных показал, что исследуемое соединение (10) при исследуемых концентрациях способствовало лучшему корнеобразованию фасоли как по сравнению с водой, так и по сравнению с эталоном сравнения – "Акпинолом". При этом наибольший двукратный эффект на корнеобразование по сравнению с "Акпинолом", испытуемое соединение (10) показало при концентрации 50 мг/л.
Таблица 1 – Влияние регулятора роста на корнеобразование фасоли
Препарат | Концентрация, мг/л | Длина корневой зоны, см | Кол-во точек роста, шт. | Кол-во бугорков, шт. | Кол-во корней, шт. | Длина всех корней, см |
Вода (контроль) | - | 5,7 | 27 | 6 | 21 | 32,0 |
Акпинол (препарат | 10 | 5,3 | 19 | 8 | 11 | 79,4 |
50 | 4,7 | 16 | 5 | 11 | 62,6 | |
100 | 5,4 | 22 | 13 | 9 | 56,0 | |
N-аминоглюкозид (10) | 10 | 6,4 | 27 | 6 | 22 | 101,9 |
50 | 7,5 | 30 | 10 | 20 | 125,3 | |
100 | 6,0 | 27 | 8 | 19 | 83,0 |
Таким образом, соединение (10) рекомендовано для дальнейших углубленных испытаний.
3 Экспериментальная часть
В главе приводится описание методик получения, выделения, выходы, температуры плавления и спектральные данные синтезированных соединений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оценка полноты решения поставленных задач. Цель диссертационной работы заключалась в поиске и разработке целенаправленного синтеза новых азот - и серосодержащих гетероциклических производных, сочетающих в своей структуре физиологически активные полифункциональные фармакофорные заместители, в изучении механизма их образования, внутримолекулярной гетероциклизации, установлении строения и реакционной способности, а также в проведении скрининговых исследований биологической активности некоторых синтезированных соединений. Выявлены вещества, обладающее умеренно-выраженной антибактериальной активностью и высокой ростстимулирующей активностью.
Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Разработаны оптимальные условия синтеза новых азот - и серосодержащих полифункциональных гетероциклических производных. Приведенные механизмы внутримолекулярных реакций внесут определенный вклад в теорию органической химии. Синтезированные новые соединения пополнили базы и библиотеки данных по ЯМР 1Н- спектроскопии, масс-спектрометрии и Кембриджский Банк Структурных данных тремя изученными пространственными структурами. Одно из синтезированных соединений рекомендовано к углубленному биологическому испытанию с целью применения его в качестве высокоактивного ростстимулирующего средства.
Сравнение с лучшими достижениями в этой области. Синтезу, строению и изучению физиологической активности N, S-содержащих гетероциклических производных посвящено достаточное количество работ, но область их дальнейшего изучения еще весьма безгранична и далека до полного завершения. В работе впервые разработаны условия синтеза новых азот - и серосодержащих полифункциональных гетероциклических производных (пиразола, тиазолина, 1,3-тиазолин-2-тиона, 1,3-тиазина, 1,4-дигидропиридина и бициклических тиазолопиримидинов).
Проведенные первичные скрининговые биоиспытания на антибактериальную и ростстимулирующую активность, показали перспективность применения подобного рода соединений в медицине и сельском хозяйстве.
По итогам научно-исследовательской работы по целенаправленному поиску и синтезу новых азот- и серосодержащих полифункциональных гетероциклических производных можно сделать следующие выводы:
1 Взаимодействием 3,5-диметилзамещенного пиразола с некоторыми изотиоцианатами получены и охарактеризованы новые тиомочевинные и тиазолиновые производные, кристаллическая структура одного из продуктов циклизации 2-пиразол-1-ил)-1,3-тиазолина установлена рентгеноструктурным анализом. Изучено нуклеофильное замещение 4-бром-3,5-диметилпиразола галоген - и нитросодержащими производными. Проведена конденсация (1, 3, 5 -триметил-1-Н-пиразол-4-ил)метанамина с моносахаридами d-глюкоза и d-галактоза;
2 На основе физиологически активного 5-бромпиридинового цикла синтезированы новые аминоацильные производные алкалоида цитизин и биогенного амина морфолин;
3 Изучена особенность реакции образования циклического 3-бензил-5-(4-нитрофенил)тиазол-2(3H)-тиона, взаимодействием бензилдитиокарбамата триэтиламина с n-нитрофенилоксираном. Установлено, что на процесс ароматизации промежуточно образующегося тиазолидинового кольца в тиазолиновое на конечной стадии реакции существенное влияние оказывает добавление в реакционную смесь нитробензола;
4 Осуществлен синтез b-N-(метакрилоилкарбамотиоил)изоникотингидразида и изучена его внутримолекулярная гетероциклизация при нагревании и под действием эквивалентных количеств аминов в соответствующее 1,3-тиазиновое производное, строение которого доказано рентгеноструктурным анализом;
5 Проведено алкилирование 4-арилзамещенных 3,4-дигидропиримидин(1Н)-2-тионов метиловым эфиром хлоруксусной кислоты, установлено, что в процессе реакции происходит циклизация в бициклические 3,5-дигидро-2H-тиазоло[3,2-a]пиримидины, строение одного из которых доказано РС-анализом;
6 На основе 1,4-дигидропиридинового цикла осуществлен синтез дизамещенного производного алкалоида цитизин;
7 В результате проведенных исследований осуществлен синтез 24 новых азот- и серосодержащих полифункциональных гетероциклических производных. Строение и состав полученных соединений доказаны физико-химическими методами анализа (ИК-спектроскопия, ЯМР 1Н-, ЯМР 13С спектроскопия, масс-спектроскопия и рентгеноструктурный анализ). Проведенные скрининговые биологические испытания ряда синтезированных соединений показали, что они обладают умеренно-выраженной антибактериальной активностью и одно соединение – высокой ростстимулирующей активностью.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
