УДК 547 - Карагандинский государственный университет
реклама
УДК 547.587.11 На правах рукописи АЛИМБАЕВА АРАЙЛЫМ САМЕНТАЕВНА Синтез, строение и биологическая активность новых производных гидразида салициловой кислоты 02.00.03 – Органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Республика Казахстан Караганда, 2009 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: академик НАН РК, доктор химических наук, профессор Токмурзин К.Х. кандидат химических наук, Сиволобова О.А. Ведущая организация РГП «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова» КН МОН РК Защита диссертации состоится 1 апреля 2009 года в 1400 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 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета ОД 14.07.01 доктор химических наук, профессор Ш.К. Амерханова 2 Общая характеристика работы Актуальность темы исследования. На сегодняшний день в Республике Казахстан ощущается критическая необходимость в разработке новых и недорогих лекарственных средств для лечения многих заболеваний. Эта важная задача предполагает организацию производства новых конкурентноспособных 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 салициловой кислоты, ввиду их высокой реакционной способности и широкого применения в медицинской практике в качестве противовоспалительных, жаропонижающих, анальгезирующих, противомикробных, антисептических и противотуберкулезных средств. К настоящему времени накоплен достаточно большой массив данных по синтезу, строению и биологическим свойствам различных производных салициловой кислоты, однако следует отметить, что малоизученными остаются производные гидразида салициловой кислоты. Целесообразность изучения свойств новых модифицированных производных салициловой кислоты обусловлена широкими перспективами, которые открывает границы для реализации потенциальных возможностей для дальнейшей химической модификации, заложенных в самой структуре этих новых веществ с комбинацией нескольких активных группировок: карбонильной, тиокарбонильной, тиоамидной, дитиокарбаматной. Такая комбинация в молекуле производных гидразида салициловой кислоты, содержащая в своей структуре известные фармакофорные группы, приводит зачастую к возникновению новой высокой физиологической активности. В связи с этим целенаправленный поиск и синтез новых модифицированных эффективных лекарственных средств на основе гидразида салициловой кислоты, изучение взаимосвязи между химическим строением и их биологической активностью следует считать актуальным и перспективным направлением как в научном, так и в практическом аспекте. Степень разработанности проблемы. Салициловая кислота и ее производные 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 салициловой кислоты в разное время освещены в работах Сигидина Я.А. (1972), Ариеса Р. (1969-1980), Машковского М.Д. (1980), Комарова Ф.И. (1979), Брель А.К., Лисиной С.В. (2007) и др. Тем не менее, возможности химической модификации салициловой 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 серосодержа3 щих производных гидразида салициловой кислоты, что определило актуальность и перспективность их изучения для изыскания новых биологически активных соединений. Цель и основные задачи исследования. Целью диссертационной работы является поиск и разработка целенаправленного синтеза новых производных гидразида салициловой кислоты, содержащие в своей структуре фармакофорные серосодержащие фрагменты и биологически активные амины, изучении строения, механизмов и реакционной способности полученных веществ, а также в исследовании биологической активности синтезированных соединений. В соответствии с целью исследования поставлены следующие задачи: - прогнозирование биологической активности гипотетических производных гидразида салициловой кислоты на основе банка данных по субстанциям известных биологически активных соединений по программе PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) и определение направления синтетических исследований; - изучение и разработка оптимальных методов синтеза новых серосодержащих производных гидразида салициловой кислоты; - установление строения синтезированных соединений с применением современных физико-химических методов исследования; - изучение биологической активности синтезированных соединений. Научная новизна определяется тем, что впервые: - изучена реакция гидразида салициловой кислоты с сероуглеродом с образованием потенциально биоактивных дитиогидразидных производных салициловой кислоты, имеющих в своей структуре одновременно гидразидные и дитиокарбаматные фрагменты, получены и охарактеризованы с использованием современных физико-химических методов анализа новые соли и алкиловые эфиры 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты, а также S-ацилпроизводные данной кислоты; - исследована реакция конденсации гидразида салициловой кислоты с некоторыми изотиоцианатами с образованием соответствующих тиосемикарбазидных производных салициловой кислоты, установлены оптимальные условия их получения; - изучена реакция циклизации N-2-винилоксиэтилтиосемикарбазида салициловой кислоты, установлено, что данное соединение в условиях мягкого кислотного гидролиза претерпевает как внутримолекулярную гетероциклизацию в производное 1,2,4-триазоло-3(4H)-тиона, так и последующее гидролитическое отщепление эфирной винильной группы; - исследована реакционная способность N- и S-производных салициловой кислоты в условиях нуклеофильного присоединения к различным аминам (алифатическим, циклическим, ароматическим); - проведены первичные скрининговые испытания соединений на различные виды биологической активности, среди которых выявлены вещества с высокой антимикробной, противогрибковой, ростстимулирующей, антиоксидантной и цитотоксической активностью. Связь темы с планом государственных научных программ. Диссерта4 ционная 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, установления строения новых синтезированных полифункциональных серосодержащих производных гидразида салициловой кислоты; - результаты обоснования протекающих механизмов образования новых соединений с широким использованием физико-химических методов исследования (ИК-, ЯМР 1Н-спектроскопия, масс-спектрометрия и РСА); - результаты исследования первичной биологической активности серосодержащих полифункциональных производных гидразида салициловой кислоты. Практическая значимость исследования состоит в установлении возможности комбинационной направленной модификации новых производных гидразида салициловой кислоты, представляющих интерес, как для развития тонкого органического синтеза, так и для практического осуществления направленного синтеза соединений с заранее заданной структурой. В результате проведенных исследований осуществлен синтез 26 полифункциональных потенциально биоактивных производных гидразида салициловой кислоты, разработаны оптимальные условия их синтеза. Среди синтезированных соединений выявлены вещества, представляющих 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», посвященной 80-летию профессора Кирилюса И.В. (Караганда, 2006), на 7-ой Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2007), на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию академику Н.Н. Ворожцова «Современные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2007), на III международной научно-практической конференции «Исследования, разработка и применение высоких технологии в промышленности» (Санкт-Петербург, 2007), на международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития науки и образования в Центральном Казахстане» (Караганда, 2008), молодежной школе-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2008). Личный вклад автора заключается в проведении анализа научной литературы, в выполнении теоретической и экспериментальной части работы, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них 5 статей, 7 тезисов докладов в материалах международ5 ных конференций. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 108 страницах машинописного листа, состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованных источников из 149 наименований и приложения. Работа содержит 13 рисунков и 24 таблицы. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы цель и задачи исследования. 1 Особенности химического строения и физиологических свойств производных салициловой кислоты В данном разделе проведен литературный обзор по синтезу, свойствам и биологической активности производных салициловой кислоты как синтонов в поиске новых потенциальных биологически активных веществ. 2 Синтез, строение, и биологическая активность новых производных гидразида салициловой кислоты 2.1 Выбор направлений целенаправленного поиска новых биологически активных производных салициловой кислоты Из анализа литературных данных по различным производным салициловой кислоты можно отметить следующую особенность взаимосвязи «структура - биологическая активность»: 1. Все замещения по кислотным группам (участки I и II) обеспечивали сохранение жаропонижающих, анальгезирующих, противовоспалительных свойств и появлению новых видов активности противоревматических, антитромботических, противоспазмолитических I и др. свойств (R` – OCH3, OC3H7-i, NH2, NHCH2CH2, COOR и др.); R' O 2. Замещения по фенильному кольцу III II (участок Ш) - появлению противотуберкуO R" C лезных, фунгицидных, противогрибковых, R' антидепрессивных и др. свойств. При этом во многих препаратах также сохраняется обезболивающее, жаропонижающее свойства исходного субстрата (R``= NH2, Cl, Br, NO2). В соответствии с вышеизложенным в настоящей работе создание новых биологически активных сероорганических производных гидразида салициловой кислоты проходило по этапам: а) определение направления синтеза, б) прогнозирование биологической активности веществ, в) синтез потенциально биоактивных производных салициловой кислоты и проведение биологических испытаний. 6 С помощью компьютерной программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) нами был проведен биопрогноз синтезируемых производных гидразида салициловой кислоты. С достаточно высокой долей вероятности соединения могут проявить антибактериальную, противотуберкулезную, противогрибковую, антисеборейную, кардиопротекторную, антиаритмическую, психотропную, антигельминтную активности и могут быть предложены в качестве новых и эффективных лекарственных препаратов. 2.2 Дитиокарбаминовые производные салициловой кислоты 2.2.1 Синтез и строение солей 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты Среди серосодержащих органических соединений особое место занимают производные дитиокислот, среди которых есть вещества с антибактериальной, инсектофунгицидной, противотуберкулезной активностью. Сведения о производных гидразида салициловой кислоты с дитиокарбаминовыми фрагментами в литературе отсутствуют. Нами осуществлен синтез калиевых и натриевых солей 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты, взаимодействием гидразида салициловой кислоты с сероуглеродом в спиртовой среде в присутствии щелочи с выходом 67% и 82% соответственно. OH O OH + CS2 C HN NH2 OH MOH O C HN O C HN S N C S H H S N C S M H M = K+ (2.1), Na+ (2.2) Строение полученных соединений доказано ИК-, ПМР-спектроскопией и данными элементного анализа. В ИК-спектрах соединений (2.1-2.2) проявляются полосы поглощения, характерные для валентных колебаний C=S и C-S групп в областях 1265-1295 см-1 и 762-796 см-1 соответственно. Полосы поглощения валентных колебаний амидного карбонила проявляются в области 1680-1660 см-1, NH группы в области 3400-3269 см-1. Валентные колебания ОН-группы проявляются в области 3300-2900 см-1 в виде широкой полосы. 7 2.2.2 Синтез и строение S-алкиловых эфиров 2-(2-гидроксибензоил)гидразинодитиокарбаминовой кислоты С целью расширения диапазона биологически активных соединений нами осуществлен синтез различных тиоэфиров 2-(2-гидроксибензоил)гидразинодитиокарбаминовой кислоты. Реакция алкилирования проводилась по ранее разработанной методике в лаборатории СБАВ «ИОСУ РК» через триэтиламмониевую соль этой кислоты в одну стадию с участием различных органилгалогенидов в спиртовой среде при соотношении исходных реагентов 1:1 с выходами целевых продуктов от 50-70%. OH OH O (C2H5)3 N + CS2 C NHNH2 O S C NH NH C SHN(C2H5)3 OH RBr O S C - (C2H5)3N . HBr NH NH C SR (2.3-2.5) R = C2H5-, C3H7-, C3H5- (2.3-2.5) Строение полученных соединений доказано ИК-, ПМР-спектроскопией и данными элементного анализа. В ИК-спектрах соединений (2.3-2.5) проявляется полоса поглощения, характерная для валентных колебаний группы -C=S, -CS, -С(О)NH, -NH, -OH 1255-1280 см-1, 755-778 см-1, 1680-1665 см-1, 3400-3290 см-1, 3320-3285 см-1 соответственно. 2.2.3 Синтез и строение S-ацилпроизводных 2-(2-гидроксибензоил)гидразинодитиокарбаминовой кислоты В продолжение исследований в области поиска новых БАВ на основе гидразида салициловой кислоты нами исследовано взаимодействие (2гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты с хлорангидридами карбоновых кислот. Реакция проводилась в одну стадию через триэтиламмониевую соль (без выделения) (2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарба-миновой кислоты: OH C O + CS2 OH (C2H5)3N C NHNH2 R C O Cl OH S NHNHC S HN(C2H5)3 O C -(C2H5)3N HCl O S NHNHC S C R O (2.6-2.8) R = CH3-, C6H5-, CH2=CH- (2.6-2.8) В связи с легкой гидролизуемостью и высокой реакционной активностью 8 хлорангидридов кислот реакцию проводили в среде абсолютного диоксана при охлаждении (-53ОС) с постепенным добавлением ацилгалогенидов. Выходы целевых продуктов, в зависимости от электронных и стерических особенностей молекул реагирующих веществ составили от 50-80%. Строение полученных соединений доказано ИК-, ПМР-спектроскопией, масс - спектрометрией и данными элементного анализа. В таблице 1 приведены химические сдвиги всех протонов (2.6-2.8) с указанием мультиплетности пиков. Таблица 1 – Данные спектров ЯМР1 соединений 2.6-2.8 № соед. Аr 6,967,88м 6,967,88м 6,967,88м 2.6 2.7 2.8 OH CO-NH ЯМР 1Н, δ, м.д. NH-CS CH3 C6H5 10,20с 11,83уш.с 10,51с 1,94с 10,10с 11,81уш.с 10,49с - 10,21с 11,75уш.с 10,74с - 7,57,9м - =CH CH2 - - - - 6,4д.д 6,22д.д 5,78д.д 2.3 Синтез тиосемикарбазидных производных на основе гидразида салициловой кислоты Продолжая исследования по поиску новых серосодержащих биологически активных соединений, нами синтезированы новые N-замещенные тиосемикарбазидные производные на основе гидразида салициловой кислоты. Гидразид салициловой кислоты подвергали взаимодействию с различными изотиоцианатами в спиртовой среде, при эквимольном соотношении реагентов с выходом целевых продуктов 59-70%: OH OH O C + O C R N C S NH NH C NH NH2 S N R H где R = CH2=CHOCH2CH2- (2.9), CH2=CHC(O)- (2.10), CH2=C(CH3)C(O)- (2.11.), O C (2.12) Строение полученных соединений доказано ИК-, ПМР-спектроскопией, масс- спектрометрией и данными элементного анализа. В масс-спектре соединения (2.9) выявлены пики со значениями m/z и относительной интенсивностью Jотн. (%): молекулярный ион 281 [М]+ (27%), фрагменты осколочного распада молекулы – 248 (17%), 144 (28%), 121 (100%), 86 (48%). С целью доказательства пространственного строения было проведено рентгеноструктурное исO 9 следование соединения 2.12. Общий вид молекулы (2.12) представлен на рисунке 1. Рисунок 1 - Пространственное строение молекулы N-2-(2-гидроксибензоил)гидразинокарботиоил)-фуран-2-карбоксамида (2.12). 2.4 Внутримолекулярная гетероциклизация N-2-винилокситиосемикарбазида салициловой кислоты С целью расширения поиска новых биологически активных веществ полученное тиосемикарбазидное производное салициловой кислоты (2.9) далее подвергли внутримолекулярной циклизации. В этом плане перспективным представляется поиск антибактериальных свойств у производных 1,2,4-триазол-3тионов, многие из которых применяются в фармакологии и сельском хозяйстве Циклизация тиосемикарбазидного производного салициловой кислоты была проведена в водно-щелочной среде при нагревании реакционной среды до 80-850С. В присутствии щелочи соединение (2.9) переходит в тиолат и при дальнейшем его подкислении образуется 4-винилоксиэтил-5-(2-гидроксифенил)-2Н-1,2,4-триазоло-3(4Н)-тион. OK C OH O H H C C H H O H /H2O C CH2 N H O HC H2C N N C C S+ K- N C CH2 SK H2C C O CH2 H (2.13A) OH N C S H NH C N H H3C C O C CH2 H2 N N C NH OH + OK NH : C HN N C N H S H (2.9) KOH O C S N H CH2 H2C C CH2 H OH OH (2.13) При проведении внутримолекулярной гетероциклизации нами было вы- делено не ожидаемое соединение (2.13А), а продукт его гидролиза – 4-(2 Рентгеноструктурный анализ проводили совместно с д.х.н., профессором К.М. Турдыбековым и к.х.н. Д.М. Турдыбековым 10 гидроксиэтил)-5-(2-гидроксифенил)-2H-1,2,4-триазоло-3(4H)-тион (2.13), т.е. при подкислении наряду с циклизацией протекает кислотный гидролиз винильного остатка, через образование неустойчивого промежуточного полуацеталя, который легко распадается на ацетальдегид и соответствующий спирт. Образование производного (2.13) однозначно было доказано с применением масс-спектрометрии, ИК- и ЯМР 1Н – спектроскопии и также рентгеноструктурным анализом. При анализе масс-спектра соединения (2.13) выявлены пики со значениями m/z и относительной интенсивностью Jотн. (%): молекулярный ион 237 [М]+ (51%), фрагменты осколочного распада молекулы – 194 (59%), 193 (100%), 120 (31%). С целью установления пространственностроения 4-(2-гидроксиэтил)-5-(2гидроксифенил)-2H-1,2,4-триазоло-3(4H)тиона (2.13), было проведено его рентгеноструктурное исследование. Общий вид молекулы (2.13) представлен на рисунке 2. Рисунок 2 - Пространственное строение молекулы 4-(2-гидроксиэтил)-5-(2гидроксифенил)-2H-1,2,4-триазоло-3(4H)-тиона. 2.5 Синтез и строение S-аминопропионильных эфиров 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты Ацилпроизводное гидразида салициловой кислоты, в частности, (2гидроксифенил)-акрилоилдитиокарбазиновая кислота, является удобным синтоном для дальнейшей модификации. Его структура интересна тем, что в данной молекуле имеется реакцинноспособная двойная углерод-углеродная связь для присоединения нуклеофильных реагентов, в качестве которых мы использовали некоторые амины. Синтез (2-гидроксифенил)-акрилоилдитиокарбазиновая кислоты (2.8) с аминами осуществляли в среде диоксана при слабом нагревании. OH OH O O S C + NH NH C S C C (2.8) .. HN S C NH NH C S C CH2 CH2 N CH2 O O H N = N (2.14) ; H2C COCH2CH2NH H O N (2.15) ; HOCH CH NH 2 2 H2 C NH (2.17) ; (2.16) ; (2.18) В мягких условиях нами были выделены продукты нуклеофильного присоединения по двойной углерод-углеродной связи S-акрилоил-(2гидроксибензоил)-гидразинодитокарбаминовой кислоты различных аминов. 11 Состав и строение полученных веществ (2.14-2.18) подтверждены данными элементного анализа и ИК-, ПМР-спектроскопии. 2.6 Синтез и строение гидразида салициловой кислоты N-аминопропионильных производных В продолжение поиска новых биологически активных соединений с целью установления зависимости «структура-активность» среди производных салициловой кислоты и для сравнительной оценки их свойств нами был осуществлен синтез ряд N-аминопропионильных производных салициловой кислоты. В качестве синтона для дальнейших модификаций было получено ацилпрозводное гидразида салициловой кислоты – N-акрилоилгидразид салициловой кислоты, в структуре которой также имеется реакционноспособная двойная углеродуглеродная связь. OH OH O C NH NH C C H O (2.19) N = N + O .. HN C CH2 NH N C CH2 CH2 N H O (2.20) ; H2C COCH2CH2NH H O N (2.21) ; HOCH CH NH 2 2 H2 C NH (2.23) ; (2.20-2.24) (2.22) ; (2.24) В мягких условиях нами были выделены продукты нуклеофильного присоединения по двойной углерод-углеродной связи различных аминов. Состав и строение полученных веществ (2.20-2.24) подтверждены данными элементного анализа и ИК-, ПМР-спектроскопии. В ПМР-спектре соединения (2.22) протоны ароматического кольца проявляются в области 6,92-7,93 м.д. в виде дублетов и триплетов, метиленовые протоны при карбонильной группе проявляются в области 2,42 м.д. и 2,88 м.д. в виде триплетов с константой спинспинового взаимодействия 6,72 Гц, а метиленовые протоны, принадлежащие этаноламинному фрагменту, прописываются в области 2,69 м.д. и 3,50 м.д. в виде триплетов (J=5,6 Гц). 2.7 Синтез 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропиониламинодитиокарбаматов Химическую модификацию 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионилнаминодитиокарбаматов осуществляли следующим образом. На первой стадии получали продукт (А), взаимодействием амина с сероуглеродом в с дальнейшим прибавлением хлорангидрида акриловой кислоты. Полученный продукт (А) взаимодействовали с гидразидом салициловой кислоты, с образованием 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропиониламинодитиокарбама12 тов (2.25) с выходами 70% и 64%. OH S N C S C C H А O NH = + C N C NHNH2 CH2 O S O S C CH2 CH2 O N (2.25) O N HO C NH NH (2.25-2.26) (2.26) Полученные соединения представляют собой кристаллические вещества, растворимые в полярных органических растворителях. Состав и строение полученных веществ (2.25-2.26)) подтверждены данными элементного анализа и ИК-, ПМР-спектроскопии. 2.8 Биологическая активность синтезированных соединений Синтезированные соединения прошли испытания на различные виды биологической активности в НПЦ «Фитохимия» (Караганда), АО «Медицинский Университет Астана» (Астана), ТОО «КазНИИПиВ» (Алматы). 2.8.1 Антибактериальная активность Соединения – калиевая соль 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты (2.1), пропиловый эфир 2-(2-гидроксибензоил)гидразинодитиокарбаминовой кислоты (2.3), N-2-(2-гидроксибензоил)гидразинокарботиоил)-фуран-2-карбоксамид (2.12), 4-(2-гидроксиэтил)-5-(2гидроксифенил)-2H-1,2,4-триазоло-3(4H)-тион (2.13), 3-(2-(2-гидроксибензоил) - гидразинил) – пропионил-(пиперидин-1)-дитиокарбамат (2.26). исследовались на антимикробную и противогрибковую, а соединение - пропиловый эфир 2-(2гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты (2.3) на цитотоксическую активность. Установлено, что все исследуемые образцы обладают умеренно-выраженной антибактериальной активностью в отношении грамположительных (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) и грамотрицательных (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) штаммов бактерий, а также выраженной антигрибковой активностью в отношении дрожжевого грибка Candida albicans. 2.8.2 Цитотоксическая активность Объектом исследования служило новое производное гидразида салициловой кислоты – пропиловый эфир 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты (2.3), которое проявило умеренно-выраженную цитотоксическую активность в отношении личинок морских рачков Artemia salina. 2.8.3 Антиоксидантная активность Соединения - N-акрилоил-2-гидроксибензогидразид (2.19), 2-гидрокси-N13 (3-(пиперидин-1-ил)-пропионил)-бензогидразид (2.20), 2-гидрокси-N-(3-морфолинопропионил)-бензогидразид (2.21), 2-гидрокси-N-(3-(2-гидроксиэтил амино)-пропионил)-бензогидразид (2.22), 2-гидрокси-N-(3-(2-(винилокси)этиламино)-пропионил)-бензогидразид (2.23), 2-гидрокси-N-(3-(бензиламино)-про пионил)-бензогидразид (2.24), 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)–пропио нил-(морфолин-4)-дитиокарбамат (2.25) исследовались на антиоксидантную активность методом перекисного окисления липидов в эксперимете in vitro. В результате исследования установлено, что соединения 2.22, 2.23, 2.24, 2.25 оказывают выраженное антиоксидантное действие с коэффициентом ингибирования от 75до 94% в эксперименте in vitro. 2.8.4 Ростстимулирующая активность Испытание препарата 4-(2-гидроксиэтил)-5-(2-гидроксифенил)-2H-1,2,4триазоло-3(4H)-тион (2.13) проводили на отростках фасоли обыкновенной. В качестве эталона использовали акпинол, вода – контроль. Анализ полученных данных показал, что наибольший эффект на корнеобразование получен при концентрации 50 мг/л. Ростстимулирующая активность испытуемого соединения превосходит эталонный препарат в 2 раза. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании результатов научно-исследовательской работы по целенаправленному поиску и синтезу новых серосодержащих производных гидразида салициловой кислоты можно сделать следующие выводы: - изучены реакции синтеза новых потенциально биоактивных дитиогидразидных производных салициловой кислоты, имеющих в своей структуре одновременно гидразидные и дитиокарбаматные фрагменты, являющихся основными «ключевыми» биофрагментами антибактериальных веществ; - получены новые S-алкиловые эфиры 2-(2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты, а также S-ацилпроизводные данной кислоты; - реакцией конденсации гидразида салициловой кислоты с различными изотиоцианатами осуществлены синтезы соответствующих тиосемикарбазидных производных салициловой кислоты. - изучена реакция циклизации N-2-винилоксиэтилтиосемикарбазида салициловой кислоты в щелочных и кислых средах, установлено, что данное соединение в условиях мягкого кислотного гидролиза претерпевает внутримолекулярную гетероциклизацию в производное 1,2,4-триазоло-3(4H)-тиона, с последующим гидролитическим отщеплением эфирной винильной группы; - исследовано и показана реакционная способность N- и S-производных салициловой кислоты в условиях нуклеофильного присоединения к различным аминам (алифатическим, циклическим, ароматическим) с получением новых потенциально биоактивных веществ; - проведены первичные скрининговые испытания соединений на различные виды биологической активности, выявлены вещества с высокой антимик14 робной, противогрибковой, цитотоксической, антиоксидантной и ростстимулирующей активностью. Оценка полноты решения поставленных задач. В результате проведенных работ были синтезированы новые серосодержащие производные гидразида салициловой кислоты, с комбинацией в структуре нескольких фармакофорных группировок: тиокарбонильной, тиоамидной, дитиокарбаматной. Изучены реакции алкилирования, ацилирования, циклизации, нуклеофильного присоединения аминов по двойной углерод-углеродной связи. С применением современных физико-химических методов (ИК-, ПМРспектроскопия, масс-спектрометрия) установлена структура синтезированных соединений. Выявлены вещества, обладающие выраженной антимикробной, противогрибковой, цитотоксической, антиоксидантной и ростстимулирующей активностью Рекомендации по конкретному использованию результатов исследования. Разработанные оптимальные условия синтеза новых производных гидразида салициловой кислоты могут быть использованы при целенаправленном поиске новых биоактивных веществ. Результаты биоиспытаний могут быть использованы для установления взаимосвязи «структура-активность». Синтезированные соединения могут быть рекомендованы к углубленным биологическим испытаниям с целью применения их в качестве антибактериальных, антиоксидантных средств. Сравнение с лучшими достижениями в этой области. Анализ научнотехнической и патентной литературы показал, что исследованию производных салициловой кислоты посвящено достаточное количество работ. Вместе с тем исследования в области химической модификации гидразида салициловой кислоты ограничены и малоизучены. По итогам исследований впервые осуществлен синтез 26 новых серосодержащих производных салициловой кислоты, содержащих фармакофорные группы, предопределяющие наличие биоактивности. Выявлен ряд соединений с высокой антибактериальной активностью и получены новые данные о закономерностях взаимосвязи «структурабиоактивность». Проведенные первичные биоиспытания на антибактериальную, цитотоксическую, антиоксидантную и ростстимулирующую активность новых производных гидразида салициловой кислоты показали перспективность применения подобного рода соединений при проведений исследовательских работ по конструированию новых лекарственных веществ. Список опубликованных работ по теме диссертации 1 Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Фазылов С.Д., Алимбаева А.С. Синтез и модификация 5-хлорметилсалициловой кислоты // Материалы Межд. научно-практ. конф. «Современные проблемы органического синтеза, электрохимии и катализа». – Караганда: Изд-во КРУ. – 2006. – С. 360-364. 2 Курапова М.Ю., Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез гидразидсодержащих производных на основе салициловой и 415 аминобензойной кислот // Материалы Межд. научно-практ. конф. молодых учёных «Жас Ғалым 2007». - Тараз. - Т. 19. - C. 19-21. 3 Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез и модификация гидразида салициловой кислоты // Известия НАН РК. Серия химия. - №6. - 2007. - C. 50-52 4 Курапова М.Ю., Жакина А.Х., Алимбаева А.С. Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Синтез и модификация гидразидов ароматических карбоновых кислот // Материалы научно-практ. конф. «Валихановские чтения XXI». - Кокчетав. – 2007. - Т. 4. - C.332-335 5 Алимбаева А.С., Курапова М.Ю., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Жакина А.Х. Синтез новых тиосемикарбазидных производных на основе паминобензойной и салициловой кислоты // Вестник КарГУ. Серия Химия. – 2008. – №4. – С.48-52. 6 Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О. А. Синтез и биологическая активность некоторых производных гидразида салициловой кислоты // Известия НАН РК. Серия химия. - №6. - 2007. - C. 82-85. 7 Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Курапова М.Ю., Нуркенов О.А. Синтез и модификация этилового эфира п-аминобензойной кислоты // Материалы 7-ой Межд. конф. молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки». – Самара. - 2007. - часть 9. - C. 22-24. 8 Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Фазылов С.Д., Нуркенов О.А. Синтез и циклизация тиосемикарбазидных производных гидразида салициловой кислоты // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы органической химии». – Новосибирск. - 2007 г. - C. 121-122. 9 Алимбаева А.С., Нуркенов О.А., Жакина А.Х., Кулаков И.В., Турдыбеков Д.М., Турдыбеков К.М. Синтез N-2-винилоксиэтилтиосемикарбазида салициловой кислоты и его циклизация в 4-(2-гидроксиэтил)-5-(2-гидрокси- фенил)-2Н-1,2,4-триазоло-3-(4Н)-тион // Известия НАН РК. Серия химия. - №6. 2008. - C. 54-59. 10 Алимбаева А.С., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Жакина А.Х. Ацилирование серосодержащих производных салициловой кислоты // Материалы XI школы-конф. по органической химии. – Екатеринбург. – 2008.- С. 248-249. 11 Алимбаева А.С, Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А., Фазылов С.Д. Синтез алкилированных и ацилированных производных триэтиламмониевой соли (2-гидрокибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты // Материалы Межд. науч.- практ. конф. – Караганда: Изд-во КРУ. – 2008. – С. 360-364. 12 Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О.А. Фазылов С.Д. Синтез S-ацилпроизводных (2-гидроксибензоил)-гидразинодитиокарбаминовой кислоты // Известия НАН РК. Серия химия. - №6. - 2008. - C. 45-47. 16 Алимбаева Арайлым Саментайқызы САЛИЦИЛ ҚЫШҚЫЛЫНЫҢ ГИДРАЗИДІНІҢ ЖАҢА ТУЫНДЫЛАРЫНЫҢ СИНТЕЗІ, ҚҰРЫЛЫСЫ, ЖӘНЕ БИОЛОГИЯЛЫҚ БЕЛСЕНДІЛІГІ «02.00.03-органикалық химия» мамандығы бойынша химия ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертацияның авторефераты ТҮЙІНДЕМЕ Зерттеу объектілері. Жұмыстың алғашқы зерттеу объектілері ретінде салицил қышқылының гидразиді қолданылды. Оның негізінде туберкулезге, бактерияға қарсы, антиоксиданттық және тағы басқа биологиялық белсенділік қасиеттері бар жаңа туындылары синтезделген болатын. Олардың физикхимиялық қасиеттері, құрылысының ерекшеліктері мен түзілу реакцияларының механизмдері зерттелінген. Зерттеу мақсаты. Жұмыстың мақсаты салицил қышқылының гидразидінің күкіртті, тиосемикарбазидті, 1,2,4-триазол-3-тион, S,Nаминопропионил туындыларын синтездеу, алынған қосылыстардың құрылымы мен биологиялық белсенділігін зерттеу Зерттеу әдістемелері. Cалицил қышқылының гидразидінің күкіртті, тиосемикарбазидті, 1,2,4-триазол-3-тион, S,N-аминопропионил жаңа туындыларын синтездеуде органикалық химияның классикалық әдістері қолданылды. Синтезделген қосылыстардың құрылымы мен құрамы қазіргі жаңа заманғы физик-химиялық талдау әдістерімен (ИҚ-, ПМР-, масс – спектроскопия, элементті және рентгендіқұрылымдық талдау) дәлелделінді. Синтезделген қосылыстардың кейбір кластары үшін PASS бағдарламасы бойынша компьютерлік моделдеу әдісінің көмегімен биоскрининг жүргізілді. Зерттеу нәтижелері. Жүргізілген ғылыми зерттеу жұмыстарының нәтижесінде салицил қышқылының гидразидінің күкіртті, тиосемикарбазидті, 1,2,4-триазол-3-тион, S,N-аминопропионил 26 жаңа туындылары синтезделді. Алғашқы рет: - құрамында қатар гидразидтік пен дитиокарбаматтық фрагменттері бар салицил қышқылының потенциалды биологиялық белсенді дитиогидразидті туындыларының синтездеу жолдары зерттелінді; - салицил қышқылының гидразидын әртүрлі изотиоционаттармен әрекеттестіру арқылы салицил қышқылының сәйкесті тиосемикарбазидттық туындылары синтезделінді; - салицил қышқылының N-2-винилоксиэтилтиосемикарбазидтін циклдену реакциясы жүргізілді. Қышқыл ортада циклдену реакциясымен қатар 17 винилоксиэтил фрагментінің гидролизі жүретіні анықталды; - салицил қышқылының гидразидінің S,N-аминопропионил туындыларының, әртүрлі аминдердің нуклеофилдық жалғасу жағдайында, реакциондық қабілеті зерттелінді; - синтезделініп алынған заттардың әр түрлі биологиялық белсенділікке алғашқылық скринингтік тексерілуі жүргізіліп, олардың ішінен жоғары дәрежеде бактерияға қарсы, антиоксиданттық белсенділігі бар заттар табылды. Зерттеудің практикалық құндылығы. Салицил қышқылының гидразидінің күкіртті туындыларын синтездеу, түзілу механизм және реакциондық қабілеті тұралы ғылыми мәліметтер жаңа биоактивтік қосылыстарының бағытталған ізденісте қолдануы мүмкін, және органикалық химияның теориясына белгілі үлес еңгізеді Жүргізілген зеттеулер нәтижесінде құрамында пиперидин, морфолин, моноэтаноламин және тағы басқа сияқты аминдері бар 26 жаңа заттар алынды, оларды синтездеудің тиімді әдістемелері жасалынды, олардың құрылысы зерттелініп анықталды (ИҚ-, ПМРспектроскопия, масс – спектрометрия, РСА ). Қолдану аймағы. Синтезделген жаңа биологиялық белсенді заттар органикалық синтезде бастапқы синтондар ретінде, медициналық практика мен ауылшаруашылығында дәрілік препараттар ретінде қолдануы мүмкін. 18 Alimbaeva Arailym Samentaevna THE SYNTESIS, STRUCTURE AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF NEW DERIVATIVES OF HYDRAZIDE OF SALICYLIC ACID The abstract of a thesis on competition of a scientific degree of the candidate of сhemical sciences on speciality «02.00.03 - an organic chemistry» SUMMARY Object of research As the object of the research hydrazid of salicylic acid was taken. New derivatives with antibacterial, antituberculosis, antioxidize and other kinds of activity were synthesized on its basis. Their physicochemical properties, peculiaroties of their structure and formation mechanisms were investigated. Aim of research. Synthesis and research of structure and biological acnivity of new sulphur-containing, tiosemicarbazides, 1,2,4-triazol-3-tion, S,N-aminopropionil derivatives of hydrazid of salicylic acid Methods of research. During the synthesis of new new sulphur-containing, tiosemicarbazides, 1,2,4-triazol-3-tion, S,N-aminopropionil derivatives of hydrazid of salicylic acid the classical methods of organic chemistry were used. Chemical composition and structure of synthesized compounds were proved with the help of modern physical and chemical methods (IR- and NMR- spectroscopy, massspectrometry, RSA) With the help of a computer programme the biological prognosis of some synthesized compounds was carried out. Results of research. According to the results of the conducted scientific – research work on a purposeful search and synthesis of new sulphur –containing derivatives of hydrazid of salicylic acid the gollowing concrusions may be drawn: - synthesis reacnions of new potential biologically active ditiohydrazides derivatives of of salicylic acid with simultenious hydrazid and ditiocarbamat fragments in its structure that are the main biological fragments of antituberculosis and antibacterial substances were investigated and suggested for the first time -new data about the structure and reaction ability of ditiohydrasid derivatives of salicylic acid that let to synthesize alkyl ethers (2-hydroksibenzoil)hydrazineditiokarbamat acids and also S-acilderivatives of the given acid were obtained; -synthesis of appropriate tiosemicarbazids derivatives of salicylic acid were carried out with the help of condensation reaction of hydrazid of salicylic acid, optimum conditions getting and purification of the purposeful products were set up; - cyclization reaction of N-2-vinilocsiethilthiosemicarbazides of salicylic acid in alkaline and acid environment was investigated it was set up that the given compound in conditions of mild acid hydrolysis undergoes inner molecular heterocyclization info derivative 1,2,4-triazol-3(4H)-tion with the gollowing chipping oft ether vinylgroup; - reaction ability of S and N-derivatives of salicylic acid in conditions of nucleofil compound to different amino (aliphatic, cycle, aromatic) with getting new poten19 tial biologically active substances was investigated and shown; -conducted primary screaning tests of compounds in different types of biological acnivity s nowed that the chemical transformation of salicylic acid on carboxils group with help of hydrazid and ditiocarbamat fragments leads to turning up of nigh antimicrobe, antifungus, citotoxic activiti. Practical significance of research.The scientific data received during the work about syntesis, formanion mechanism and reaction ability of sulphur-containing derivatives of hydrazid of salicylic acid may be used in purposefyl search of new biologically active substances and contribute considerably in the theory of organic chemistry. The synthesized compounds may be recommended to deeper biological tests in order to use them as an antimikrobe, antiinflammation means. The sphere of application. Synthesized new biological active compounds may be used in organic chemistru as syntones for further modifications, also they can be used in medicine and agriculture as drugs. 20 Подписано в печать 25.02.2009 г. Печать-ризографическая Усл.п.л. 1,0 Тираж 120 экз. Отпечатано в ИП Устинов П.Г. Копи-центр «Style-Copy» г. Караганда, ул. Язева, 2 тел.: 8(7212)77 08 08 21 22 23 24