SYNTHESIS AND ANTITRYPANOSOMAL ACTIVITY INVESTIGATION OF NOVEL 5-YLIDENE-2-(1,3,4-THIADIAZOL-2-YL)IMINOTHIAZOLIDIN-4-ONES

Синтез біологічно активних сполук СИНТЕЗ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ СПОЛУК Synthesis of biologically active compounds Рекомендована д. хім. наук, проф. В. С. Матійчук УДК 615.012.1:547.789/.793 DOI 10.11603/2312-0967.2017.3.8037 СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ АНТИТРИПАНОСОМНОЇ АКТИВНОСТІ НОВИХ 5-ІЛІДЕН-2-(1,3,4-ТІАДІАЗОЛ-2-ІЛ)ІМІНОТІАЗОЛІДИН-4-ОНІВ © М. І. Лелюх¹, Б. С. Зіменковський¹, І. Л. Демчук¹, Філіп Грельє², Р. Б. Лесик¹ Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького¹ Національний музей природничої історії,² Париж, Франція Мета роботи. На основі реакцій гетероциклізації та Кньовенагеля здійснити синтез нових тіадіазоло-2імінотіазолідин-4-онів та їх 5-ариліденпохідних для скринінгу антитрипаносомної активності. Матеріали і методи. Органічний синтез, спектроскопія ЯМР, елементний аналіз, фармакологічний скринінг. Результати й обговорення. Циклізацією N-(1,3,4-тіадіазол-2-іл)заміщених 2-хлороацетамідів під дією амонію тіоціанату в середовищі ацетону синтезовано серію нових похідних 2-імінотіазолідин-4-ону. Наявність метиленактивної групи в положенні 5 тіазолідинового циклу отриманих 2-(1,3,4-тіадіазол-2-іл)імінотіазолідин-4онів дозволила провести їх подальшу модифікацію в умовах реакції Кньовенагеля з різноманітними арил(гетерил) карбальдегідами, ізатином або похідними коричного альдегіду з утворенням серій відповідних 5-арил(гетерил) іліден- та 5-ізатин(3-фенілпропен)іліденпохідних як потенційних антитрипаносомних агентів. Структуру синтезованих сполук підтверджено елементним аналізом та спектроскопією ПМР. Висновки. Результати скринінгу антитрипаносомної активності in vitro синтезованих сполук на штамі Trypanosoma brucei gambiense (TBG) дозволили ідентифікувати чотири високоактивні сполуки, які зі значеннями IC50 в межах 7,3-12,8 мкМ володіли суттєвим трипаноцидним ефектом. Ключові слова: 2-імінотіазолідин-4-они; 1,3,4-тіадіазоли; гетероциклізація; аміно-імінна таутомерія; конденсація Кньовенагеля; E/Z-ізомерія; спектральні характеристики; антитрипаносомна активність. Вступ. Синтез нових похідних на основі «привілейованих» гетероциклів, зокрема 4-тіазолідинону, є обґрунтованим та перспективним в плані пошуку високоактивних хіміотерапевтичних агентів. Перспективним в зазначеному контексті є поєднання 4-тіазолідинонового скафолду з іншими гетероциклами, зокрема 1,3,4-тіадіазольним, котрий є відомим фармакофорним фрагментом і володіє встановленим різностороннім фармакологічним потенціалом, а також широкими можливостями в плані хімічної модифікації. Серед неконденсованих 4-тіазолідинон-тіадіазолів ідентифіковані сполуки з протипухлинною [1], антибактеріальною [2, 3], антиконвульсантною [4, 5], антивірусною [6], антиоксидантною [1] анальгетичною [7], гіпоглікемічною та гіполіпідемічною [8] діями. Важливо відзначити, що поєднання ядра 1,3,4-тіадіазолу з різними гетероциклічними фрагментами в ряді випадків супроводжувалось виникненням синергічного ефекту [9–11]. Матеріали і методи. Синтетична частина роботи полягала у використанні 5-заміщених 2-аміно-1,3,4тіадіазолів, одержаних за відомими методиками [12, 13] в реакціях N-ацилювання та гетероциклізації. Синтетичні дослідження проведені з використанням реактивів компаній «Merck» (Дармштадт, Німеччина) та «Sigma-Aldrich» (Міссурі, США). Спектри ПМР знімались на приладі Varian Gemini 400, використовуючи DMSO-d6 як розчинник та тетраметилсилан (ТМС) як внутрішній стандарт. Температури плавлення визначали на поляризаційному мікроскопі «NAGEMA-K8», спорядженому нагрівальним столиком «Boetius», за допомогою цифрового термометра «Ama-digit ad 14 th» при швидкості нагрівання 4ºС/хв. Дані елементного аналізу на вміст Нітрогену та Сульфуру відповідають вирахуваним (±0,3 %). Вивчення антитрипаносомної активності відібраних сполук проводили в Національному музеї природничої історії (Франція) під керівництвом професора Філіпа Грельє (Philippe Grellier). In vitro дослідження здійснювали на штамі Trypanosoma brucei gambiense TBG і полягали у визначенні інгібуючої концентрації ІС50 сполук на штамах Trypanosoma brucei gambiense (TBG) [14]. Експеримент проводився на 96-лункових мікропластинах з культуральним середовищем HMI9 та штамом паразита в концентрації 10-5 клітин/мл при дії досліджуваних сполук у фіксованих концентраціях 50, 10 та 1 мкг/мл. За негативний контроль обрано лунки з розчином ДМСО, середовищем та клітинами паразитів. Як препарат ISSN 2312-0967. Pharmaceutical review. 2017. № 3 5 Синтез біологічно активних сполук Synthesis of biologically active compounds 1a-b. Для подальшого синтезу неконденсованих похідних 2-імінотіазолідин-4-ону обрано зручний та ефективний метод, що грунтується на взаємодії N-заміщених 2-хлороацетамідів з тіоціанатами [15]. Як відомо, така реакція не зупиняється на стадії нуклеофільного заміщення, а проходить як спонтанна гетероциклізація з утворенням 4-тіазолідонового циклу і супроводжується міграцією замісника з положення 3 в положення 2 (перегрупування Дімрота) [16], що є характерним для амідинових систем, зокрема і циклічних п’ятичленних. Враховуючи наведене, в результаті нагрівання сполук 1a-b з двократним надлишком тіоціанату амонію в середовищі ацетону одержано відповідні 5-незаміщені 2-(1,3,4-тіадіазол2-іл)-імінотіазолідин-4-они (сполук 2a-b). порівняння використано пентамідин. Пластини інкубувалися при 37 °C в атмосфері 5 % CO2 протягом 24 год з наступним додаванням 20 мкл барвника Alamar Blue. Після 4-годинного інкубування вимірювали флуоресценцію на приладі Microplate fluorescence reader FL600. Відсотки росту паразитів визначалися за рівнем флуоресценції барвника Alamar Blue, а ІС50 – за дозозалежною кривою відсоткового росту паразитів від концентрації сполук. Результати й обговорення. В результаті ацилювання 5-етил- та 5-алілсульфаніл-2-аміно-1,3,4тіадіазолу хлороацетилхлоридом в середовищі діоксану в присутності еквімолярної кількості тріетиламіну одержано відповідні 2-хлоро-N-(5етил(алілмеркапто)-1,3,4-тіадіазол-2-іл)ацетаміди N N H2N O S N N N N N R N S 2a, b 2 eq. NH4SCN R S 1a, b R = C2H5 (1a), SCH2CH=CH2 (1b) O NH N N N H R Et 3N / dioxane S O Cl ClCH2COCl S N R S acetone O S N N N H NH S R R = C2H5 (2a), SCH2CH=CH2 (2b) Отримані похідні 2a-b використано в якості метиленактивних сполук у реакції Кньовенагеля з похідними бензальдегіду, тіофен-2-карбальдегідом, піридин-3-карбальдегідом, ізатином та похідними ко- ричного альдегіду в середовищі оцтової кислоти і присутності еквімолярної кількості ацетату натрію з утворенням серії 5-іліденпохідних 3a-d, 4a-c, 5a-b та 6a-b. O O NH N N S N 3a-d Ar S R 1 Ar-CHO Het-CHO AcONa / AcOH AcONa / AcOH O R1 = C2H5, Ar = 4-Br-C6H4 (3a), 4-N(CH3)2-C6H4 (3b) R1 = SCH2CH=CH2, Ar = 4-OH-C6H4 (3c) 4-CH3O-C6H4 (3d) H N S O O O NH HN S O 5a, b N N H N N S R R1 = C2H5 (5a), SCH2CH=CH2 (5b) 1 AcONa, AcOH N N N 2a-b R S NH S N 4a-c Het N N S R 1 Het = thiophen-2-yl, R1 = C2H5 (4a), SCH2CH=CH2 (4b) Het = pyridin-3-yl, R1 = C2H5 (4c) 1 O O R 2 Ar AcONa, AcOH 2 Ar 2 R (...truncated)