Научно - Информационный портал



  Меню
  


Смотрите также:



 Главная   »  
страница 1


УДК 547.233:547.299:547.94 На правах рукописи

КУРАПОВА МАРИЯ ЮРЬЕВНА
Синтез, строение и свойства новых полифункциональных

производных п-аминобензойной кислоты

02.00.03 – Органическая химия



Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Республика Казахстан

Караганда, 2010

Работа выполнена в лаборатории синтеза биологически активных веществ

ТОО «Институт органического синтеза и углехимии Республики Казахстан»

Научные руководители: академик НАН РК,

доктор химических наук,

профессор Газалиев А.М.

кандидат химических наук

Жакина А.Х.


Официальные оппоненты: доктор химических наук,

Мурзагулова К.Б.


кандидат химических наук,

доцент Сиволобова О.А.



Ведущая организация Казахский национальный

университет имени аль-Фараби

Защита диссертации состоится 31 марта 2010 года в 1100 часов на заседании диссертационного совета ОД 14.07.01 при Карагандинском государственном университете имени Е.А. Букетова по адресу: 100028, г. Караганда, ул. Университетская, 28, химический факультет, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карагандинского государственного университета имени Е.А. Букетова.


Автореферат разослан «__» февраля 2010 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета ОД 14.07.01

доктор химических наук, профессор Салькеева Л.К.



Общая характеристика работы
Актуальность исследования. В Государственной программе развития фармацевтической промышленности Республики Казахстан большое значение придается фундаментальным и прикладным исследованиям, направленным на поиск и создание новых отечественных лекарственных средств. Положение практической медицины и здравоохранения РК усугубляется малым ассортиментом препаратов отечественного производства. Одно из приоритетных значений в нынешнем Послании Президента РК народу Казахстана «Новое десятилетие – новый экономический подъем – новые возможности» (2010) отводится вопросу совершенствования эффективной системы лекарственного обеспечения. В Послании Н.А.Назарбаев поставил задачу – 50% необходимых населению лекарств должен производиться в нашей стране.

Эта важная задача предполагает организацию производства новых конкурентоспособных на рынке отечественных лекарственных средств, разработка которых ведется на результатах фундаментальных научных исследований в области тонкого органического синтеза с установлением закономерностей взаимосвязи «химическая структура – реакционная способность» и «химическая структура – биологическая активность».

В этом плане теоретический и практический интерес представляют производные аминобензойной кислоты, ввиду их высокой реакционной способности и широкого применения в медицинской практике в качестве противовоспалительных, анальгезирующих, противомикробных, антисептических и других средств. К настоящему времени накоплен достаточно большой массив данных по синтезу, строению и биологическим свойствам различных производных аминобензойной кислоты, однако следует отметить, что малоизученными остаются многие S- и N-содержащие производные п-аминобензойной кислоты (ПАБК) и её эфиров.

Целесообразность изучения свойств новых модифицированных производных п-аминобензойной кислоты обусловлена уникальными свойствами её молекулы: способностью этой кислоты репарировать повреждения генетического материала, вызываемого радиацией, УФ-лучами и консервантами в продуктах питания, тем самым обеспечивая стабильность генетического материала клетки человека при воздействии мутирующих агентов. Новые возможности синтеза репарационных препаратов открываются при модификации её молекулы путем присоединения биоактивных каркасов природных алкалоидов. Простота синтеза, доступность исходных соединений и их высокий фармакологический потенциал определяют перспективность и высокую актуальность дальнейшего развития исследований в химии п-аминобензойной кислоты.



Степень разработанности проблемы. п-Аминобензойная кислота и ее производные, являясь уникальными соединениями по своим биологическим и практически значимым свойствам, до настоящего времени привлекают внимание многочисленных исследователей всего мира, занимающихся поиском новых биологически активных веществ, что обусловлено их широким применением и синтетическими возможностями. Обширные сведения по модификации и свойствам п-аминобензойной кислоты в разное время освещены в работах И.А. Раппопорта (1938), Машковского М.Д. (1980), Ю.Д. Белецкого (1993), О.Г. Строева, П.И. Мусаева и др. Тем не менее, возможности химической модификации п-аминобензойной кислоты далеко не исчерпаны и имеет широкие перспективы в плане синтеза на их основе новых биологически активных веществ. До настоящего времени имеется мало сведений о модификации и синтезе алкалоид- и серосодержащих производных п-аминобензойной кислоты, что и определило актуальность и перспективность их изучения.

Цель и основные задачи исследования. Целью диссертационной работы является целенаправленный поиск и разработка путей синтеза новых производных п-аминобензойной кислоты, содержащих в своей структуре фармакофорные серо- и азотсодержащие фрагменты, изучение их строения, реакционной способности и механизмов образования, а также исследование биологической активности синтезированных соединений.

В соответствии с целью исследования поставлены следующие задачи:

– прогнозирование биологической активности гипотетических производных п-аминобензойной кислоты на основе банка данных по субстанциям известных биологически активных соединений с использованием программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) и определение направления синтетических исследований;

– разработка методов синтеза и изучение свойств новых производных п-аминобензойной кислоты;

– установление строения синтезированных соединений с применением современных физико-химических методов исследования;

– изучение биологической активности синтезированных соединений.



Научная новизна работы определяется тем, что впервые:

– изучены реакции п-аминобензойной кислоты и ее этилового эфира с сероуглеродом с образованием потенциально биоактивных 4-(карбокси-бензоил)аминодитиокарбаминовой, 4-(этилкарбоксибензоил)аминодитиокар-баминовой кислот и их калиевых и натриевых солей;

– изучены реакции синтеза S-алкиловых эфиров 4-(этилкарбоксибензоил)-аминодитиокарбаминовой кислоты и разработан одностадийный метод их получения;

– изучены реакции синтеза аммониевых солей 4-(этилкарбоксибензоил)-аминодитиокарбаминовой кислоты в различных средах в присутствии сероуглерода и гетероциклических вторичных аминов (в т.ч. алкалоидов анабазина и цитизина);

– исследована реакция взаимодействия ПАБК и ее этилового эфира с различными изотиоцианатами с образованием соответствующих тиомочевинных производных ПАБК и ее этилового эфира, установлены особенности их строения и физико-химические свойства;

– изучена реакция взаимодействия этилового эфира ПАБК с малеиновым ангидридом с получением 3-[4-этоксикарбонил)фенилкарбамоил]-2-пропеновой кислоты. Установлено, что синтезированный имид пропеновой кислоты в присутствии толуолсульфокислоты подвергается циклизации с образованием этил-4(2,5-диоксо-2,5-дигидро-1Н-пирролил)бензоата;

– изучены и разработаны условия нуклеофильного присоединения различных гетероциклических аминов к фурановому циклу синтезированного бензоата с получением эфиров 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты;

– исследованы и разработаны условия конденсации этилового эфира ПАБК с алкалоидами цитизином, анабазином и их структурными аналогами в растворе 40%-формалина с образованием соответствующих аминометильных производных;

– проведены первичные скрининговые испытания соединений на различные виды биологической активности, среди которых выявлены вещества с высокой антимикробной, цитотоксической, ростстимулирующей активностью.

Связь темы с планом государственных научных программ. Диссертационная работа является частью исследований, проводимых в Институте органического синтеза и углехимии РК по теме: «Создание научных основ получения новых перспективных материалов на базе химически модифицированных продуктов переработки угольного сырья (комплексные удобрения, мелиоранты, детоксиканты и структурообразователи почв, сорбенты для очистки сточных вод, ингибиторы коррозии металлов, лекарственные средства, электронные материалы и высококачественное синтетическое жидкое топливо)» (гос. рег. № 0106 РК 01031).

Основные положения, выносимые на защиту:

– результаты разработки оптимальных условий синтеза, изучение реакционной способности, установление строения новых синтезированных полифункциональных серосодержащих производных ПАБК с использованием современных физико-химических методов исследования (ИК-, ПМР-спектроскопия, масс-спектрометрия);

– результаты обоснования механизмов образования новых соединений с использованием методов компьютерного моделирования;

– результаты исследования первичной биологической активности серосодержащих полифункциональных производных ПАБК.



Практическая значимость исследования состоит в получении новых полифункциональных производных ПАБК с различными фармакофорными фрагментами, представляющих интерес, как для развития тонкого органического синтеза, так и для изучения взаимосвязи «структура-активность». В результате проведенных исследований осуществлен синтез 32 потенциально биоактивных производных ПАБК, содержащих в своей структуре дитиокарбаматный, тиомочевинный, сукцинимидный, алкалоидный фрагменты, разработаны оптимальные условия их синтеза. Среди синтезированных соединений выявлены вещества, представляющие интерес для углубленных биоиспытаний.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы органического синтеза, электрохимии и катализа» (Караганда, 2006), на 7-ой Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2007), на III международной научно-практической конференции «Исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2007), на международной научно-практической конференции «Аманжоловские чтения-2007» (Усть-Каменогорск, 2007), на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносовские чтения-2008» (Москва, 2008), на V Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Уфа, 2008), на международной научно-практической «Современное состояние и перспективы развития науки и образования в Центральном Казахстане» (Караганда, 2008).

Личный вклад автора заключается в проведении анализа литературного обзора, в выполнении экспериментальной работы, анализе, обобщении и интерпретации полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 14 печатных работ, из них 6 статей в журналах, входящих в список ККСОН МОН РК, 8 тезисов докладов в материалах международных конференций.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 124 страницах машинописного листа, состоит из введения, литературного обзора, основной части, заключения, списка использованных источников из 128 наименований и приложения. Работа содержит 11 рисунков и 23 таблицы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы цель и задачи исследования.

1 Особенности химического строения и биологических свойств производных п-аминобензойной кислоты

В данном разделе приведен литературный обзор по синтезу, свойствам, биологической активности и областях применения п-аминобензойной кислоты и ее производных.


2 Синтез, строение и биологическая активность новых производных п-аминобензойной кислоты

В данной главе, приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию выбора направлений химической модификации ПАБК и её производных, оптимальных условий синтеза, установления строения, механизмов образования, реакционной способности и биологической активности новых полифункциональных производных.


2.1 Выбор направлений целенаправленного поиска новых биологически активных производных п-аминобензойной кислоты

Поиск и изучение новых биологически активных производных ПАБК проходило по следующим этапам:

– прогнозирование биологической активности гипотетических производных ПАБК на основе банка данных по субстанциям известных лекарственных препаратов и определение направления синтеза;

– проведение синтеза, установление строения, реакционной способности новых производных ПАБК и изучение биологических свойств.

Компьютерный биопрогноз гипотетических производных п-аминобен-зойной кислоты и её эфиров, проведенный с использованием компьютерной программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances), показал, что новые соединения, содержащие дитиокарбаматные, тиомочевинные и алкалоидные фрагменты, с высокой долей вероятности могут обладать антибактериальной, противогрибковой, ростстимулирующей, анестезирующей активностями.
2.2 Серосодержащие производные п-аминобензойной кислоты и ее этилового эфира

В данном разделе изложены данные по синтезу новых потенциально биологически активных производных ПАБК с дитиокарбаминовым, тиомочевинным и алкалоидным фрагментами.


2.2.1 Синтез и строение солей дитиокарбаминовых производных п-аминобензойной кислоты и ее этилового эфира
Путем взаимодействия ПАБК с сероуглеродом в спиртовой среде в присутствии основания осуществлен синтез калиевых и натриевых солей 4-(карбоксибензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты (1,2). Установлено, что свободная 4-(карбоксибензоил)аминодитиокарбаминовая кислота является неустойчивой и легко разлагается под действием влаги воздуха с выделением сероуглерода.

В аналогичных условиях получена триэтиламмониевая соль 4-(этилкар-боксибензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты (5).

(5)


Полученные соединения (1-5) представляют собой кристаллические вещества, растворимые в полярных органических растворителях, выходы целевых продуктов (1,2) составили 78-82%, соединений (3-5) – 89-91%.

В ИК спектрах соединений (1-5) наиболее характерное сильное поглощение наблюдается в области 1540-1480см-1. Его появление связано с колебаниями тиоуреидной группы: в одних случаях поглощение в области 1540 см-1 относят к полуторной, т.е. частично двойной связи (а), в других – к полярной двойной связи (б), укороченной:



Эта форма объясняет способность атома серы в дитиокарбаматах принимать электроны на свои d-орбитали, обеспечивая тем самым возможность образования дативных π-cвязей в комплексах с металлами. Валентным колебаниям C=S и С–S групп, отвечает поглощение при 1293-1260 см-1 и 796-762 см-1, соответственно. Полосы поглощения карбоксильной группы проявляются в области 1680-1740 см-1, NH группы в области 3226- 3400см-1.


2.2.2 Синтез и строение S-алкиловых эфиров 4-(этилкарбоксибензоил)-аминодитиокарбаминовой кислоты
Осуществлен синтез S-алкиловых эфиров 4-(этилкарбоксибензоил)амино-дитиокарбаминовой кислоты. Реакция алкилирования проводилась в одну стадию через промежуточное образование аммониевой соли 4-(этилкарбоксибензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты в спиртовой среде с выходами целевых продуктов 51-74%. Найдены оптимальные условия осуществления S-алкилирования 4-(этилкарбоксибензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты.


Наименьший выход конечного продукта наблюдается при алкилировании аллилбромидом, что объясняется протеканием побочной реакции гидролиза аллилбромида, который является наиболее реакционноспособным из данного ряда органилгалогенидов и в щелочной среде может гидролизоваться с образованием аллилового спирта.

В спектре ЯМР1Н соединения (6), снятого в ДMСO, сигналы протонов CH3-CH2 сложноэфирной группы проявляются в области 1,31 м.д. в виде синглета. Дублет в области 4,30 м.д. отнесен к протону CH2-CH3 сложноэфирной группы. Протоны ароматического кольца проявляются в области 7,81-7,92 м.д. в виде двух дублетов. Протоны CH2-CH3 при тиоэфирном атоме серы проявляются в области 4.20 м.д. и 1,28 м.д. соответственно в виде синглета. NH-группа проявляется в виде синглета при 10,32 м.д.


2.2.3 Синтез алкалоид(амино)содержащих солей дитиокарбаминовых производных этилового эфира п-аминобензойной кислоты
Перспективным представляется совмещение фрагментов этилового эфира ПАБК и биогенных аминов, которое может привести к новым веществам, обладающим широким спектром биологической активности. При всем многообразии проводимых работ в области химической модификации таких биогенных аминов, как морфолин и пиперидин, а также алкалоидов и этилового эфира ПАБК, сведения об алкалоидсодержащих производных анестезина отсутствуют.

Взаимодействием этилового эфира ПАБК с сероуглеродом и вторичными аминами (алкалоидами) в эфирно-спиртовой среде осуществлен синтез алкалоид(амино)содержащих солей дитиокарбаминовых производных этилового эфира ПАБК (9-12). Сравнительный анализ результатов синтеза показал, что дитиокарбаматные аминные соли этилового эфира ПАБК получаются более высокими выходами и чистыми, чем соли со щелочными металлами.



(9-12)



Синтезированные соединения (9-12) представляют собой белые порошкообразные вещества, хорошо растворимые в воде, этаноле, ДМФА, но не растворимые в углеводородах. Выходы конечных аминосолей (9-12) составили от 51% до 74% и зависят от основности вторичных аминов и их структурных особенностей. Наибольший выход конечных продуктов получен при использовании пиперидина и цитизина. Несколько ниже выход у морфолиновой соли (9), что связано с электроноакцепторным влиянием атома кислорода в морфолиновом цикле. Невысокий выход соли (11) связан с наличием в структуре анабазина объемного пиридильного заместителя, который экранирует реакционный центр.

В ИК спектрах соединений (9-12) в области 2915-2952 см-1 проявляется фрагмент NH2+-группы, при 1643 см-1 – фрагмент >N–С=S, при 1066-1101 см-1 – тиокарбонильная группа С=S. ИК спектры всех рассмотренных соединений характеризуются широкими интенсивными полосами в области 3250-3400 см-1, обусловленных валентными колебаниями групп NН. При анализе спектра ПМР соединения (9), снятого в DMSO, сигналы протонов CH3-CH2 сложноэфирной группы проявляются в области 4.30-4.32 м.д. в виде мультиплета. Дублет дублетов в области 4,30 м.д. отнесен к протону CH2-CH3. Протоны метильной группы проявляются в области 1,53 м.д. в виде синглета.


2.2.4 Квантовохимическое изучение реакции взаимодействия п-аминобензойной кислоты с сероуглеродом
С применением методов компьютерного моделирования (HyperChem 8.0, метода PM3) теоретически рассмотрена реакция образования алкалоид(амино)содержащих солей дитиокарбаминовых производных ПАБК (12-15) и показано влияние протонодонорных и полярных растворителей на протекание процесса и выходы желаемых продуктов реакции. В ходе моделирования были проведены расчеты основных характеристик (таблица) и сконструированы модели переходных состояний при взаимодействии сероуглерода с ПАБК, дисольвата диметилового эфира и метилового спирта с комплексом ПАБК, сероуглерода и триэтиламина.

Рассчитаны энергии образования промежуточных комплексов. Показано влияние на ход реакции полярных, протонодонорных растворителей, способных к образованию водородных связей.


Таблица – Величины зарядов, валентных и торсионных углов дитиокарбаминового фрагмента (9-12)




S1-H1

S1-C

C-S2

H1-N1

N2-C

S1-N1

S1CS2

S2CN2H2

Е обр

9

1,5378

1,7494

1,6591

1,6875

1,3841

3,2181

121.73

-0.075

-72,12

10

1,5228

1,7584

1,6526

1,6740

1,3840

3,6471

121,93

0,100

-48,325

11

1,5137

1,7601

1,6525

1,6921

1,3831

3,2018

121,95

0,192

-74,01

12

1,5191

1,7926

1,6773

1,6073

1,4123

3,2425

121,81

-0,345

-40,07


2.3 Синтез и строение тиомочевинных производных п-аминобензойной кислоты и ее этилового эфира
С целью синтеза новых БАВ изучена реакция взаимодействия ПАБК и ее этилового эфира с различными изотиоцианатами. Установлено, что продуктами этой реакции являются тиомочевинные производные (13-24), которые образуются в результате атаки атома азота с неподеленной парой электронов электронодефицитного атома углерода в изотиоцианатной группе. Перенос протона от атома азота к сере первоначально приводит к образованию изотиомочевины, которая изомеризуется в более стабильную форму – тиомочевину.

(13-24)



Реакция протекает в мягких условиях с выходами целевых продуктов 60-87%. На выходы конечных продуктов оказывает влияние природа заместителя в исходных изотиоцианатах. С наименьшими выходами получены соединения (14, 20), что объясняется присутствием электроноакцепторной винильной группы и уменьшением частичного положительного заряда на атоме углерода изотиоцианатной группы за счет эффекта сопряжения. Синтезированные соединения (13-24) представляют собой белые и светло-желтые кристаллические вещества, растворимые в спирте и ДМФА.

В ИК спектрах синтезированных соединений (13-24) проявляется полоса поглощения в области 1330-1310 см-1, характерная для –NH–CS– группы, полосы поглощения амидной группы C(O)NH проявляются в области 1690-1675 см-1 и – NH-группы в области 3390-3360 см-1.

В масс-спектрах соединений (16, 22) выявлены пики со значениями m/z и относительной интенсивностью Jотн. (%): молекулярный ион 236 [М]+ (99%), который соответствует 4-(3-метакрилоилотиоуреидо)аминобензоату (16), а также присутствуют фрагменты осколочного распада молекулы – 137 (64%), 43 (62%), 179 (55%), 71 (26%),195 (23%), 163 (19%). При анализе масс-спектра соединения (22) были выявлены пики со значениями m/z и относительной интенсивностью Jотн. (%): молекулярный ион 264 [М]+ (14%), который соответствует этил-4-(3-метакрилоилотиоуреидо)аминобензоату (22), а также присутствуют фрагменты осколочного распада молекулы – 41 (97%), 69 (57%), 162 (26%), 259 (16%), 179 (12%).
2.4 Синтез и строение этиловых эфиров 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты
С целью получения новых производных ПАБК, содержащих в структуре пирролидоновое ядро, нами осуществлен синтез этиловых эфиров 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты (25-28).

(25-28)


Реакция осуществлялась взаимодействием этилового эфира ПАБК с малеиновым ангидридом в среде ацетона с получением 3-[4-этоксикарбонил)фенилкарбамоил]-2-пропеновой кислоты (выход 91%). Установлено, что синтезированный амид пропеновой кислоты (А) в присутствии толуолсульфокислоты легко подвергается циклизации с образованием этил-4(2,5-диоксо-2,5-дигидро-1Н-пирролил)бензоата с количественным выходом (93%).

Разработаны условия нуклеофильного присоединения различных гетероциклических аминов (алкалоидов цитизина и анабазина) к фурановому циклу синтезированного бензоата с получением эфиров 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты (25-28).

Соединения (25-28) получены с выходами 45-60% и представляют собой кристаллические вещества. В ИК спектрах соединений (25-28) валентные колебания группы С=О проявляются в области 1700-1680 см-1, полосы средней интенсивности при 1740-1720 см-1 отнесены к сложноэфирной группе. В спектрах ПМР соединений (25-28) протоны группы СН2 сукцинимидного цикла проявляются в виде двух характерных сигналов: дублет дублетов в области 2,75-2,86 м.д. и квадруплета при 2,96-3,00 м.д. Протон группы СН сукцинимидного цикла дает сигнал в виде квадруплета при 4,02-4,30 м.д. Характер расщепления протонов гетероцикла указывает на то, что соединения (25-28) представляют собой смеси стереоизомеров. Об этом свидетельствует и то, что группы СН2 при атоме азота в пиперидиновом и морфолиновом циклах соединений (25,26) неэквивалентны и проявляются в виде двух мультиплетов в области 2,46-2,55 и 2,80-2,96 м.д. соответственно. В спектрах ПМР соединений (27,28) наблюдаются характерные сигналы протонов для алкалоидной части.
2.5 Синтез и строение 3-амино(алкалоид)метилзамещенных производных этилового эфира п-аминобензойной кислоты
Исследованы и разработаны условия конденсации этилового эфира ПАБК с алкалоидами цитизином, анабазином и их структурными аналогами в горячем растворе 40%-формалина с образованием соответствующих аминометильных производных - потенциально биоактивных этиловых эфиров 4-амино-3-(амино(алкалод)метил)-бензойной кислоты (29-32), содержащих в своей структуре каркасы биогенных аминов с выходом 59-77%.

(29-32)


Полученные соединения (29-32) представляют собой порошкообразные вещества хорошо растворимые в органических растворителях, но не растворимые в воде. Наибольший выход среди модифицированных производных получен у этил-4-амино-3-(пиперидинометил)бензоата (76,2%). В зависимости от условий проведения реакции среди конечных продуктов наблюдается образование аминометильных соединений. Наименьший выход целевого продукта получено в реакции с участием алкалоида анабазина (58,7%), что объясняется наличием в структуре алкалоида объемного и электрононасыщенного пиридильного заместителя.

В спектре ПМР соединений (29-32) протоны бензольного кольца проявляются в области 7,78-7,93 м.д в виде двух дублетов, сигнал в области 1,29 м.д. в виде синглета отнесен к протонам CH3–CH2 сложноэфирной группы, протоны СН2–СН3 проявляются виде синглета при значении 4,21 м.д. Сигналы NH2-группы проявляются в слабом поле в области 10,61 в виде синглета. Протоны СН2–N выписываются в области 3,12 м.д. в виде синглета. Протоны аминного (алкалоидного) каркаса проявляются в характерных для них областях.
2.6 Биологическая активность синтезированных соединений

Синтезированные соединения прошли биоиспытания на разлчные виды биологической активности в лаборатории биоскрининга АО НПЦ «Фитохимия» (г. Караганда), в ГУ «Республиканский научно-методический центр Агрохимической службы МСХ РК» (г. Шортанды).



2.6.1 Антибактериальная активность

В результате исследований на антибактериальную активность соединений (3) и (32) установлено, что соединение (32) обладает умеренно-выраженной антибактериальной активностью в отношении грамположительных (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) и грамотрицательных (Escheriсhia сoli, Pseudomonas aeruginosa) штаммов бактерий, а также выраженным антигрибковым действием в отношении дрожжевого грибка Candida аlbicans, а соединение (3) проявляет слабое антимикробное действие в отношении исследованных культур микроорганизмов.



2.6.2 Цитотоксическая активность

В результате исследования на цитотоксическую активность установлено, что соединение (3) обладает слабо выраженной, а соединение (32) выраженной цитотоксической активностью в отношении личинок морских рачков Artemia salina.



2.6.3 Cолеустойчивость и ростстимулирующая активность

Установлено, что п-аминобензойная кислота и ее модифицированные производные (1, 2, 17, 18) устраняют отрицательные последствия засоления, повышая при этом число зерен в боковых побегах, которые являются наиболее чувствительными к засолению, вызывают ускорение роста растений и сокращение вегетационного периода.


3 Экспериментальная часть.

Раздел содержит описание проведенных исследований – методики синтезов, выделения и очистки изученных соединений.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оценка полноты решения поставленных задач. Полученные в диссертации результаты целиком отражают полноту решения поставленных задач научной проблемы и подтверждают целесообразность предложенной стратегии и тактических приемов, использованных для достижения намеченной цели, начиная от выбора соединений и заканчивая данными по их фармакологической активности. В результате проведенных исследований синтезированы новые производные ПАБК, содержащие в своей структуре несколько фармакофорных фрагментов: дитиокарбаматный, алкалоидный, тиоамидный, сукцинимидный. С применением современных физико-химических методов (ИК-, ПМР-спектроскопия, масс-спектрометрия) установлена структура синтезированных соединений. Выявлены вещества, обладающие выраженной антибактериальной, цитотоксической, солеустойчивой и ростстимулирующей активностями.

Рекомендации и исходные данные по конкретному использованию полученных результатов. Полученные в работе научные данные о синтезе, механизме образования и реакционной способности производных ПАБК могут быть использованы при целенаправленном поиске новых биоактивных веществ и вносят определенный вклад в теорию органической химии. Синтезированные соединения могут быть рекомендованы к углубленным биологическим испытаниям с целью применения их в качестве антибактериальных, солеустойчивых и ростстимулирующих средств.

Сравнение с лучшими достижениями в этой области. Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что исследованию производных п-аминобензойной кислоты посвящено достаточное количество работ. Вместе с тем исследования в области химической модификации серо- и азотсодержащих производных п-аминобензойной кислоты, содержащих в структуре биоактивные каркасы природных соединений ограничены и малоизучены. По итогам исследований впервые осуществлен синтез 32 новых серо- и азотсодержащих производных ПАБК, которые представляют интерес для изучения закономерностей взаимосвязи «структура-активность».

Выявлены вещества с высокой антибактериальной, цитотоксической, солеустойчивой и ростстимулирующей активностями и рекомендованные для углубленных биологических испытаний. Проведенные первичные биоиспытания на антибактериальную, цитотоксическую, солеустойчивую и ростстимулирующую активности новых производных ПАБК показали перспективность применения аналогичных соединений при проведении исследовательских работ по созданию новых лекарственных веществ.

По итогам проведенной научно-исследовательской работы по целенаправленному поиску и синтезу новых производных п-аминобензойной кислоты можно сделать следующие выводы:

1. Разработаны методы синтеза новых моно- и дитиопроизводных п-аминобензойной кислоты и ее этилового эфира, имеющих в своей структуре одновременно карбоксильный, аминный и дитиокарбаматный фрагменты, являющиеся основными биофрагментами анальгезирующих, антибактериальных, ростстимулирующих веществ.

2. Разработаны методы синтеза S-алкиловых эфиров 4-(этилкарбокси-бензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты путем алкилирования триэтиламмониевой соли 4-(этилкарбоксибензоил)аминодитиокарбаминовой кислоты. Установлено, что реакция протекает в одну стадию без выделения промежуточного соединения.

3. Методом кислотно-основного взаимодействия анестезина с сероуглеродом и вторичными аминами (алкалоидами) разработаны методы синтеза алкалоид(амино)содержащих солей дитиокарбаминовых производных этилового эфира п-аминобензойной кислоты.

4. С помощью квантовохимических методов (HyperChem 8.0; метода PM3) рассмотрено влияние природы растворителя на механизм образования дитиокарбаминовых производных этилового эфира ПАБК.

5. Изучена реакция образования новых тиомочевинных производных ПАБК и ее этилового эфира взаимодействием исходных реагентов с различными изотиоцианатами, получены новые тиомочевинные производные с выходом 60-87%.

6. Изучена реакция взаимодействия этилового эфира ПАБК с малеиновым ангидридом с получением 3-[4-этоксикарбонил)фенилкарбамоил]-2-пропеновой кислоты. Установлено, что синтезированный имид пропеновой кислоты в присутствии толуолсульфокислоты подвергается циклизации с образованием этил-4(2,5-диоксо-2,5-дигидро-1Н-пирролил)бензоата. Нуклеофильное присоединение различных гетероциклических аминов к фурановому циклу синтезированного бензоата приводит к получению эфиров 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты;

7. Реакция аминометилирования этилового эфира ПАБК с алкалоидами и их структурными аналогами приводит к образованию соответствующих аминометильных производных этилового эфира ПАБК, установлены факторы, влияющие на оптимальные условия их получения.

8. Проведены первичные скрининговые испытания соединений на различные виды биологической активности, выявлены вещества с высокой антимикробной, цитотоксической, ростстимулирующей и солеустойчивой активностями.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез и модификация триэтиламониевой соли 4-этилкарбоксифенил дитиокарбаминовой кислоты // Материалы Межд. научно-практ. конф. «Современные проблемы органического синтеза, электрохимии и катализа». – Караганда, 2006. – С. 364-366.

2 Жакина А.Х., Курапова М.Ю., Алимбаева А.С., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез и биологическая активность этилового эфира 4-амино-3-(цитизинометил)бензойной кислоты // Материалы Межд. научно-практ. конф. – Санкт-Петербург, 2007. – Т. 3. – С. 207-208.

3 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез и модификация дитиопроизводных этилового эфира 4-аминобензойной кислоты // Межд. научно-практ. конф. «Аманжоловские чтения – 2007». – Усть-Каменогорск, 2007. – С. 201-204.

4 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез алкалоид(амино)метил содержащих производных анестезина // Материалы 2-го Межд. форума молодых ученых. – Самара, 2007. – Ч. 9. – С. 46-48.

5 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез и модификация новых производных этилового эфира 4-аминобензойной кислоты // Известия НАН РК. Сер. химия. – 2007. – № 6. – C. 88-91.

6 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез и биологическая активность аминометилсодержащих прозводных анестезина // Химический журнал Казахстана. – 2007. – № 16. – С. 201-204.

7 Курапова М.Ю., Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М, Нуркенов О.А. Синтез гидразидсодержащих производных на основе салициловой и 4-аминобензойной кислот // Материалы Межд. научно-практ. конф. молодых учёных «Жас Ғалым 2007». - Тараз. - Т. 19. - C. 19-21.

8 Курапова М.Ю., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез и модификация новых S-алкиловых эфиров 4-(этоксикарбонилбензоил)-аминодитиокарбаминовой кислоты // Межд. научно-практ. конф. «Проблемы и перспективы развития науки и образования Центрального Казахстана». – Караганда, 2008. – С. 54-57.

9 Жакина А.Х., Курапова М.Ю., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез этилового эфира 4-(3-диалкиламино-2,5-диоксо-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-пирролил)бензойной кислоты // Материалы V Всеросс. конф. «Химия и технология растительных веществ». – Уфа, 2008. – С. 181–182.

10 Курапова М.Ю., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез сукцинимидных производных этилового эфира п-аминобензойной кислоты // Известия НАН РК. Сер. химия. – 2008. – № 6. – C. 43-45.

11 Курапова М.Ю., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез тимочевинных производных п-аминобензойной кислоты // Известия НАН РК. Сер. химия. – 2008. – № 6. – C. 52-54.

12 Алимбаева А.С., Курапова М.Ю., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Жакина А.Х Синтез новых тиосемикарбазидных производных на основе п-аминобензойной и салициловой кислоты // Вестник КарГУ. Сер. химия. – 2008. –№ 4. – С.48-52.

13 Курапова М.Ю., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез и строение 4-(3-метакрилоилотиоуреидо)аминобензоата // Материалы Межд. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносовские чтения – 2008». – Санкт-Петербург, 2008. – С. 477.

14 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Курапова М.Ю. Синтез и биологическая активность некоторых производных анестезина // Журнал общей химии. – 2008. – Т. 78, № 6. – С. 1026-1028.


Курапова Мария Юрьевна
n-АМИНОБЕНЗОЙ ҚЫШҚЫЛЫНЫҢ ЖАҢА ПОЛИФУНКЦИОНАЛДЫҚ ТУЫНДЫЛАРЫНЫҢ СИНТЕЗІ, ҚҰРЛЫСЫ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІ

«02.00.03-органикалық химия» мамандығы бойынша химия ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертацияның авторефераты



ТҮЙІНДЕМЕ
Зерттеу объектілері. п-Аминобензой қышқылы мен оның этильді эфирі, олардың дитиокарбаматты, тиомочевиналық, сукцинимидті, алкалоидты туындылары мен олардың синтездеу жолдары, құрылысы мен түзілу реакцияларының механизмдері, стереохимиялық ерекшеліктері, биологиялық қасиеттері.

Зерттеу мақсаты. Диссертациялық жұмыстың мақсаты n-аминобензол қышқылы мен оның этил эфирінің құрылысында фармакофорлы күкірт және биогенді амин бар жаңа туындыларының бағытталған синтезін іздеу мен жүзеге асыру, олардың құрылысын, реакциялық қабілеттілігін және түзілу механизмін зерттеу, оған қоса синтезделген қосылыстардың биологиялық қасиеттерін зерттеу болып табылады.

Зерттеу әдістемелері. n-Аминобензол қышқылы және оның этил эфирінің жаңа туындыларының синтезінің әдістерін жасау үшін және синтетикалық зерттеулердің бағытын анықтау үшін PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) бағдарламасын қолдану арқылы n-аминобензол қышқылының түрлендірілген туындыларының гипотетикалық құрылыстарына көрсете алатын биологиялық белсенділіктері жайлы болжам жасалды. Органикалық синтездің классикалық әдістерін қолдана отырып, n-аминобензол қышқылы және оның этил эфирінің дитиокарбаминді, тиоэфирлі, тиомочевинді, аминометилді және сукцинимидті туындылары синтезделді. Синтезделген қосылыстардың құрылыстары заманауи физикалық-химиялық ИҚ-, ЯМР-1Н спектроскопия, масс-спектрометрия әдістері және элементті анализ арқылы дәлелденді.

Зерттеудің негізгі нәтижелері. n-Аминобензол қышқылының жаңа туындыларының бағытталған синтезіне байланысты жүргізілген ғылыми-зерттеу жұмысының қорытындысында келесі нәтижелер алынды:

– анальгетикалық, антибактериалды және өсуді ынталандыратын қосылыстардың негізгі биобөліктері болып табылатын құрамында бір уақытта карбоксилді, аминді және дитиокарбаматты бөліктері бар n-аминобензол қышқылы және оның этил эфирінің жаңа дитиокарбаминді туындыларының синтезінің әдістері жасалынды;

– 4-(этилкарбоксибензоил)аминдитиокарбамин қышқылының триэтиламмоний тұзын алкилдеу реакциясы нәтижесінде оның S-алкил эфирі синтезінің әдістері жасалынды. Реакция бір сатылы және аралық қосылысты бөлмей жүзеге асырылатындығы анықталды;

– анестезиннің күкірткөміртегімен және екінші ретті аминдермен (алкалоидтармен) қышқылдық-негіздік әрекеттесу әдісі арқылы n-аминобензол қышқылы этил эфирінің дитиокарбаминді туындыларының құрамында алкалоид(амин) бар тұздарын синтездеудің әдістері жасалынды;

– компьютерлік модельдеу әдісін (HyperChem 8.0; PM3 әдісі) қолдана отырып, n-аминобензол қышқылы этил эфирінің дитиокарбаминді туындыларының құрамында алкалоид(амин) бар тұз түзу реакциясына еріткіштердің тигізетін әсері анықталды;

n-аминобензол қышқылы мен оның этил эфирінің изотиоцианаттармен әрекеттесу нәтижесінде олардың жаңа тиомочевинді туындыларының түзілу реакциялары зерттелді;

– 4-(3-алкалоид(амино)-2,5-диоксо-2,3,4,5-татрагидро-1Н-пирролил)бензол қышқылының этил эфирінің түзілу реакциясы зерттелді. Реакция фуран сақинасының ашылу сатысы арқылы жүретіндігі анықталды, ол әрі қарай циклдену реакциясына түсіп, 4-(2,5-диоксо-2,5-дигидро-1Н-пирролил)бензол қышқылының этил эфирін түзеді. Синтезделген қосылыс оның ароматикалық аминдермен реакцияласуында химиялық мінез-құлқын зерттеуді қамтамасыз етті;

– сәйкес аминометил туындыларын түзетін n-аминобензол қышқылы эфирінің алкалоид және оның құрылымдық аналогтарымен аминометилдеу реакциялары зерттеліп, оларды синтездеудің тиімді жағдайлары анықталды;



– синтезделген қосылыстарды биологиялық белсенділіктің бірқатар түрлеріне біріншілік скринингтік зерттеу жүзеге асырылып, олардың ішінде антимикробты, цитотоксикалық, өсуді ынталандыратын және тұзға тұрақты белсенділікті көрсететін заттар табылды.

Зерттеу жұмысының практикалық құндылығы нәзік органикалық синтездің дамуына, тәжірибеде қолданылуына қызығушылық тудыратын n-аминобензол қышқылының жаңа туындыларының бағытталған химиялық түрлендірілуінің мүмкіндігін анықтау болып табылады. Жүзеге асырылған зерттеулердің нәтижесінде n-аминобензол қышқылының полифунционалды биобелсенді 32 туындыларының синтезі жүзеге асырылды, олардың синтезінің тиімді жағдайлары анықталды. Синтезделген қосылыстардың арасында терең биологиялық зерттеулер үшін қызығушылық тудыратын қосылыстар табылды.

Қолданылу аймақтары. Синтезделген қосылыстар биологиялық белсенді заттардың синтезінде синтондар ретінде, медицинада дәрілік қосылыстарды жасауда, ауылшаруашылығында тыңайтқыштар ретінде қолданыс табуы мүмкін.
Kurapova Maria Yurievna
SYNTHESIS, STRUCTURE, PROPERTIES OF NEW

MULTIFUNCTIONAL DERIVATIVES

p-AMINOBENZOIC ACIDS
The dissertation on competition of scientific degree of the candidate of chemical science on specialty «02.00.03 - Оrganic chemistry»
summary
Object of research. Object of research is p-aminobenzoic acid and its ethyl ester. The expediency of studying of properties of the new modified derivatives of p-aminobenzoic acids is caused by the wide prospects connected with its further chemical updating by introduction such pharmacophoric of groupings, as dithiocarbamine, thioamide, alkaloid. Such joint combination various pharmacophoric groups in a molecule of p-aminobenzoic acids can lead to occurrence of new high physiological activity.

The purpose of work. The purpose of this thesis is searching for and designing oriented synthesis of new derivatives of p-aminobenzoic acid and its ethyl ester, which contain pharmacophoric sulfuric fragments and biogenic amines in their structure, studying their structure, reactivity and formation mechanisms, and studying biological activity of synthesized compounds.

Research of method. In order to design methods of synthesizing new derivatives of p-aminobenzoic acid and its ethyl ester and to determine the direction of synthetic research prediction of biological activity of hypothetic structures of modified derivatives of p-aminobenzoic acid was carried out by means of PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) program. New dithiocarbamine, thioester, thioureic, aminomethyl- and succinimide-containing derivatives on the basis of p-aminobenzoic acid and its ethyl ester were obtained by means of classical methods of organic synthesis. Structure of synthesized compounds was determined using modern physical-chemical methods (IR-, PMR-spectroscopy, mass-spectrometry, ultimate analysis).

Main results of the research. As a result of scientific-research work on aimed search and synthesis of new derivatives of p-aminobenzoic acid following conclusions have been drawn:

- methods of synthesis of new dithioderivatives of p-aminobenzoic acid and its ethyl ester, which has carboxylic, amine and dithiocarbamate fragments in its structure, which are the key biofragments of growth-stimulating, antibacterial and etc. materials have been studied;

- methods of synthesis of 4-(ethylcarboxibenzoyl)aminodithiocarbamine acid S-alkyl ester have been obtained by alkylation 4-(ethylcarboxibenzoyl) aminodithiocarbamine acid triethylammonia salt. It is established, that reaction proceeds in one stage without allocation of intermediate compound;

- methods of synthesis of alkaloid (amine) containing salts of dithiocarbamine derivatives of ethyl ether of p-aminobenzoic acid develops by method of the acid-basic interaction of benzocaine with sulphurcarboxy and secondary amine (alkaloid);

- influence of solvents on reaction of formation alkaloid (amine) containing salts of dithiocarbamine derivatives of ethyl ether of p-aminobenzoic acid is established with application of methods of computer modeling (HyperChem 8.0; method PM3);

- reaction of formation new thioureic derivatives of p-aminobenzoic acid and its ethyl ether is studied by interaction of initial reagents with various izothiocianates;

- reaction of formation of ethyl ethers of 4 (3-alkaloid (amine) -2,5-dioxo-2,3,4,5- tetrahydro-1H-pyrrolyl) benzoic acids is investigated. It is established, that reaction proceeds through a stage of disclosing furan cycle, its further cyclization leads to formation of an ethyl ether 4 (2,5-dioxo-2,5-dihydro-1Н-pyrrolyl) benzoic acids. The synthesized compound has allowed to study its chemical behaviour in reactions with aromatic amines;

- reaction of aminomethylation of p-aminobenzoic acid ethyl ether with alkaloid and their structural analogues with formation corresponding aminomethyl derivatives of p-aminobenzoic acid ethyl ether is investigated, optimum conditions of their reception are established;



- primary screening tests of compounds for various kinds of biological activity are lead, substances with high antimicrobic, cytotoxic, salt-stable and growth-stimulating activity are revealed.

The practical importance of results consists of determining the possibility of controlled chemical modification of new derivatives of p-aminobenzoic acid, which are interesting for development of fine organic synthesis and for practical realization of controlled synthesis of compounds with predefined structure. As a result of conducted research synthesis of 32 polyfunctional potentially bioactive derivatives of p-aminobenzoic acid and optimal conditions of synthesis have been designed. Among the synthesized compounds the substances which are of interest profound biotests are revealed.

The sphere of application. The synthesized compounds can be used as syntones at synthesis of biologically active compounds, and also at creation of medical products for medicine, fertilizers for an agriculture.




страница 1

Смотрите также: