Пошук біологічно активних речовин в ряду модифікованих похідних 3(5)-амінопіразолу

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробці напрямків хімічної модифікації базової структури 4-арилсульфоніл-3(5)-амінопіразолу з метою пошуку біологі-чно активних сполук з протимікробною та протигрибковою дією. Здійснено синтез серії 4-арилсульфоніл-5-аміно-3-алкілтіопіразолів та досліджено реакції їх селективного алкілування з утворенням N1-заміщених 5-амінопіразолів. В реакції останніх з хлорангідридами кислот виділено продукти моноацилування за аміногрупою 5-амінопіразолу, заміна ацилуючого агента на ангідриди кислот приводить виключно до продуктів діацилування. В реакції арилсульфонілацетонітрилів з арилізотіоціанатами в присутності метилйодиду виділено 3-ариламінопохідні 4-арилсульфоніл-5-амінопіразолів, здійснено їх алкілування. Досліджено взаємодію 4-арилсульфоніл-3-заміщених 5-амінопіразолів з α-галогенокетонами і одержано ряд 2,6,7-тризаміщених 1H-імідазо[1,2-b]піра-золів. Запропоновано схеми синтезу низки піразоло[1,5-а]піримідин-7-онів за реакцією 4-арилсульфоніл-3-заміщених 5-амінопіразолів з α,-дикарбонільними реагентами. Проведено мікробіологічний скринінг 46 синтезованих сполук за стандартним набором тест-культур референтних штамів грампозитивних, грамнегативних бактерій та грибів роду Candida (6 штамів), 9 найбільш активних речовин протестовано за розширеним спектром музейних та клінічних референтних тест-штамів (37 штамів). Окремо досліджено можливість формування in vitro стійкості штамів мікроорганізмів і грибів роду Candida до синтезованих сполук. В якості найбільш перспективного для подальшого доклінічного вивчення запропоновано 5-аміно-4-(4’-хлорофеніл)сульфоніл-3-етилтіопіразол, для якого розроблено методики контролю якості.

Диссертационная работа посвящена разработке направлений химической модификации базовой структуры 4-арилсульфонил-3(5)-аминопиразола с целью поиска биологически активных веществ с противомикробным и противогрибковым действием. Проведен системный анализ известных фармацевтических агентов с остовом аминопиразола, выявлены структурные фармакофорные фрагменты, выбрана базовая структура и осуществлен дизайн ее химической модификации целью поиска биологически активных веществ с противомикробной и противогрибковой активностью. Реакцией арилсульфонилацетонитрилов с сероуглеродом и алкилгалогенидами получены соответствующие S,S-ацетали, которые далее с гидразин-гидратом циклизуются в 4-арилсульфонил-5-амино-3-алкилтиопиразолы. Дальнейшую модификацию структуры осуществляли путем алкилирования и ацилирования полученных веществ. При этом взаимодействие с алкилгалогенидами, бензилхлоридами и N-арилхлорацетамидами приводит исключи-тельно к N1-замещенным 5-аминопиразолам. Методом двумерной ЯМР-спектрометрии (NOESY) подтверждено направление протекания реакции алкилирования. С целью дальнейшей рандомизации базовой структуры осуществлена ре-акция ацилирования N1-замещенных 4-арилсульфонил-5-амино-3-метилтиопи-разолов. В результате взаимодействия с хлорангидридами кислот выделены продукты моноацилирования по аминогруппе 5-аминопиразола с выходами 44-79%. Замена ацилирующего агента на ангидриды кислот приводит исклюючительно к продуктам диацилирования. Использование в реакции с арилсульфонилацетонитрилами арилизотио-цианатов в присутствии метилиодида позволило перейти к 3-ариламинопроиз-водным 4-арилсульфонил-5-аминопиразолов, алкилирование которых N-арил-хлорацетамидами также протекает селективно в положение N1 аминопиразола. Учитывая способность аминопиразолов вступать в реакции гетероциклизации нами изучено взаимодействие 4-арилсульфонил-3-замещенных 5-амино-пиразолов с α-галогенокетонами (хлорацетоном, фенацилбромидами, α-хлор-циклогексаноном), и получен ряд 2,6,7-тризамещенных 1H-имідазо[1,2-b]пира-золов, строение которых доказано данными 1Н ЯМР-спектроскопии. 18 Предложены схемы синтеза полизамещенных пиразоло[1,5-а]пиримидин-7-онов в реакции 4-арилсульфонил-3-замещенных 5-аминопиразолов с α,-ди-карбонильными реагентами (ацетилацетоном, эфирами ацетоуксусной кислоты, 3-ацетилтетрагидрофуран-2-оном). Разработанный пакет препаративних методик позволил осуществить дизайн фокусированной библиотеки производных 5-амино-4-алкил/арилсульфо-нил-3-алкилтио/ариламинопиразолов целью поиска биологически активных веществ с противомикробным и противогрибковым действием. Ключевая идея проекта – соединение в одной структуре ряда фармакофорных фрагментов с прогнозированной активностью: 5-аминопиразола, ацетамидной группы, сульфо- , тио- и аминозамещенных радикалов. Предложенная схема химических превращений является эффективной, удобной, многовекторной и позволяет получать целевые продукты с высокими выходами и довольно широким набором заместителей. С использованием методов виртуального скрининга определен фармакологический профиль синтезованных веществ и предложен дизайн биологических исследований на противомикробную и противогрибковую активность. На базе лаборатории противомикробных средств ГУ «ИМИ им. И.И.Мечникова НАМН Украины» проведено изучение противомикробного и фунгицидного действия синтезированных веществ. Были протестированы 46 веществ в два этапа. На первом осуществлен микробиологический скрининг с использованием стандартного набора тест-культур референтных штаммов грамположительных, грамотрицательных бактерий и грибов рода Candida (6 штаммов). На втором этапе изучена противомикробная активность 9 наиболее активных веществ относительно расширенного спектра музейных и клиниче-ских референтных тест-штаммов (37 штаммов). Изучена возможность форми-рования in vitro стойкости штаммов микроорганизмов и грибов рода Candida к синтезированным веществам. Изучение зависимости «структура – активность» позволило определить фрагменты, влиявщие на проявление противомикробного действия, и предложить оптимальные пути целенаправленной модификации базовой структуры. Представленые результаты в дальнейшем могут быть использованы в лабораториях, занимающихся активным поиском биологически активных молекул, как для расширения химического пространства модифицированных производных 3(5)-аминопиразола, так и для целевого синтеза веществ данного класса с целью разработки новых противомикробных и противогрибковых агентов. Результаты молекулярного докинга показали высокий афинитет синтезованных веществ к активному сайту дигидроптероатсинтазы, их способность конкурентно ингибировать его и оказывать противомикробное действие. В качестве наиболее перспективного для дальнейших доклинических исследований предложен 5-амино-4-(4’-хлорфенил)сульфонил-3-этилтиопиразол, для которого разработаны методики контроля качества.

The dissertation is devoted to the development of directions of chemical modification of the basic structure of 4-arylsulfonyl-3(5)-aminopyrazole in order to search for biologically active compounds with antimicrobial and antifungal action. A series of 4-arylsulfonyl-5-amino-3-alkylthiopyrazoles was carried out and the reactions of their selective alkylation with the formation of N1-substituted 5-aminopyrazoles were studied. In the reaction with acid chlorides, monoacylation products are isolated by the amino group of 5-aminopyrazole, the replacement of the acylating agent with acid anhydrides leads exclusively to diacylation products. In the reaction of arylsulfonylacetonitriles with arylisothiocyanates in the presence of methyl iodide, 3-arylamino derivatives of 4-arylsulfonyl-5-aminopyra-zoles were isolated, and their alkylation was performed. The interaction of 4-arylsulfonyl-3-substituted 5-aminopyrazoles with α-haloketones was studied, and a number of 2,6,7-trisubstituted 1H-imidazo[1,2-b]py-razoles were obtained. Schemes for the synthesis some of polysubstituted pyrazolo-[1,5-a]pyrimidin-7-ones by the reaction of 4-arylsulfonyl-3-substituted 5-aminopyra-zoles with α,-dicaronyl reagents have been proposed. Microbiological screening of 46 synthesized compounds was performed according to the standard set of test cultures of reference strains of gram-positive, gram-negative bacteria and fungi Candida (6 strains), 9 most active substances were tested for an expanded range of museum and clinical reference test strains (37). The possibility of forming in vitro resistance of strains of microorganisms and fungi Candida to the synthesized compounds was studied. 5-Amino-4-(4'-chlorophenyl)sulfonyl-3-ethylthiopyrazole has been proposed as the most promising for further preclinical studies, for which quality control meth-ods have been developed.