Синтез, свойства и биологическая активность

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Башкирский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Шепилова Светлана Олеговна
СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ
АКТИВНОСТЬ 5-АМИНОПРОИЗВОДНЫХ
3-БРОМ-4 НИТРО-1-(ТИЕТАНИЛ-3)-1Н-ПИРАЗОЛОВ
3.4.2 Фармацевтическая химия, фармакогнозия
Научный руководитель:
Клен Е.Э.– д.фарм.н., зав. кафедрой
фармацевтической химии c курсами
аналитической и токсикологической
химии
Уфа-2023
1

2.

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПИРАЗОЛА
ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЕ
АНТИКОАГУЛЯНТ
СНОТВОРНОЕ
ПРОТИВООПУХОЛЕВОЕ
2

3.

Дизайн исследуемых структур
3

4.

Цель исследования
Разработка методов синтеза,
исследование физико-химических
свойств и биологической активности 5аминопроизводных 3-бром-4-нитро-1(тиетанил-3)-1Н-пиразолов.
4

5.

Задачи исследования
Исследование реакций производных 3,5-замещенных и незамещенных 4-нитропиразолов с 2хлорметилтиираном. Определение условий протекания тииран-тиетановой перегруппировки. Разработка
методов синтеза 4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1Н- пиразолов.
1.
2.
Исследование реакций окисления 3,5-замещенных и незамещенных 4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1Hпиразолов. Разработка методов синтеза 3,5-замещенных 1-(1-оксотиетан-3-ил)- и 1-(1,1-диоксотиетан-3ил)-4-нитро-1Н-пиразолов.
3.
Исследование реакций 3,5-дибром-4-нитропиразолов, содержащих тиетановый, тиетан-1оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы, с алифатическими, гетероциклическими и ароматическими
аминами. Разработка методов синтеза 5-аминозамещенных 3-бром-4-нитропиразолов, содержащих
тиетановый, тиетан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы.
4.
Исследование реакций 5-аминозамещеных 1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-4-нитро-1Н-пиразолов с
этилатом натрия. Синтез 5-аминозамещенных NH-3-бром-4-нитропиразолов.
5

6.

Задачи исследования
5.
Исследование
реакций
диоксотиетанилирования
5-аминозамещенных
NH-3-бром-4нитропиразолов. Разработка методов синтеза 3-аминозамещенных 5-бром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-4нитро-1H-пиразолов.
6.
Установление строения, изучение спектральных характеристик и других физико-химических
свойств соединений, впервые синтезированных.
7.
Расчет физико-химических характеристик, токсических рисков и прогноз биологической
активности синтезированных соединений с использованием компьютерных программ SwissADME,
DataWarrior, PASS Online, Gusar Online.
8.
Оценка результатов исследования биологической активности впервые синтезированных
соединений с целью отбора перспективных молекул.
6

7.

Исходные соединения
7

8.

Реакции 3,5-дибром-4-нитропиразола
(3) с 2-хлорметилтиираном1
№
Условия
Мольное соотношение,
Выход, %
реакции
моль, 3: 4: K2CO3
1.
MeCN, 50°C, 3ч
1:1:1
0,24* 33,0*
2.
MeCN, 50°C, 3ч
1:5:1
5,2*
37,0*
3.
MeCN, ∆, 2ч
1:0,6:1
-
38,0
4.
Ацетон, ∆, 2 ч
1:0,6:1
-
58,0
6
*Выделено из реакционной смеси
1 Халиуллин, Ф.А. Реакция тииранов с NH-гетероциклами.1. Исследование реакций 2-хлорметилтиирана с 3,5-дибром-4-нитропиразолом/Халиуллин Ф.А., Клен Е. Э.,
Макарова Н. Н., Шепилова С.О., Байкова И. П.// Химия гетероциклических соединений- 2020. -Т. - 56. - № 9.- С. 1213-1217
8
7

9.

Реакции 4-нитропиразолов с 2-хлорметилтиираном1,2
1 Халиуллин, Ф.А. Реакция тииранов с NH-гетероциклами.1. Исследование реакций 2-хлорметилтиирана с 3,5-дибром-4-нитропиразолом/Халиуллин Ф.А., Клен Е. Э.,
Макарова Н. Н., Шепилова С.О., Байкова И. П.// Химия гетероциклических соединений- 2020. -Т. - 56. - № 9.- С. 1213-1217
2 Клен, Е. Э. Реакции тииранов с NH-гетероциклами: II1. С-бром/нитро-1-(тиетан-3-ил)пиразолы - удобные синтоны для получения замещенных 1-(тиетан-3ил)пиразолов / Е. Э. Клен, Н. Н. Макарова, Ф. А. Халиуллин [и др.] // Журнал органической химии. – 2022. – Т. 58. – № 9. – С. 926-935.
9

10.

2D ЯМР-спектр и схема 1Н-13С HMBC корреляции
4-(5-бром-4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1H-пиразол3-ил)морфолина (10)
10

11.

Окисление 3,5-замещенных-4-нитро-1(тиетан-3-ил)-1Н-пиразола (8, 9)2
2 Клен, Е. Э. Реакции тииранов с NH-гетероциклами: II1. С-бром/нитро-1-(тиетан-3-ил)пиразолы - удобные синтоны для получения замещенных 1-
(тиетан-3-ил)пиразолов / Е. Э. Клен, Н. Н. Макарова, Ф. А. Халиуллин [и др.] // Журнал органической химии. – 2022. – Т. 58. – № 9. – С. 926-935.
11

12.

ЯМР 1Н-спектр 3,5-дибром-4-нитро-1-(1оксотиетан-3-ил)-1Н-пиразола (12)
S(CH)2-транс
NCH-транс
NCH-цис
S(CH)2 -цис
S(CH)2-цис
12

13.

Синтез 5-аминозамещенных 3-бром-4-нитро1-(тиетан-3-ил)-1Н-пиразолов3
Схема 1Н–1Н NOESY корреляций 4[3-бром-4-нитро-1-(тиетан-3-ил)1H-пиразол-5-ил]морфолина (26)
3 Халиуллин, Ф. А. Синтез и биологическая активность 5-алкокси- и 5-аминозамещенных 3-бром-4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1H-пиразолов /
Ф. А. Халиуллин, Е. Э. Клен, В. Н. Павлов [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. – 2022. – Т. 56. – № 3. – С. 15-20.
13

14.

Синтез 5-аминозамещенных 3-бром-4-нитро1-(1-оксотиетан-3-ил)-1Н-пиразолов
14

15.

ЯМР 13C спектр 3-бром-4-нитро-1-(1оксотиетан-3-ил)-5-(пирролидин-5-ил)-1Hпиразола (39)
Соединение
42
Отн. кол-во,
Отн. кол-во, транс-
цис-изомера
изомера
1
4
15

16.

Синтез 5-аминозамещенных 3-бром-4-нитро1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-1Н-пиразолов
16

17.

Синтез 5-аминозамещенных 3-бром-4нитропиразолов
ЯМР 1H спектр 4-[3-Бром-4-нитро-1H-пиразол-5-ил]морфолина (70)
O(CH2)2
N(CH2)2
17

18.

Синтез 3-аминозамещенных 5-бром-4-нитро1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-1Н-пиразолов
18

19.

2D ЯМР-спектр и схема 1Н–13C HMBC корреляций 4-[5бром-4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1H-пиразол-3ил]морфолина (76)
19

20.

Синтез N-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-3(морфолин-4-ил)-4-нитро-1H-пиразол-5-амина
(77)
ИК и ЯМР 13С спектры N-Бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-3-(морфолин-4-ил)-4-нитро-1H-пиразол-5-амин (77)
20

21.

Результаты компьютерного прогноза токсических
рисков, физико-химических параметров и острой
токсичности 3,5-замещенных нитропиразолов
Токсические риски (влияние на репродуктивную
функцию, раздражающий, онкогенный и мутагенный
эффекты)
1%
количество соединений,
проявляющих токсические риски
99%
Правило Липинского
4%
96%
количество соединений, не
проявляющих токсические риски
При внутрибрюшинном введение
по Сидорову К.К.
4%
Количество
соединений,
малотксичных (4
класс токсичности)
96%
Количество
соединений,
практически
нетоксичных (5 класс
токсичности)
Правило Вебера
7%
Количество соединений,
соответствующих
93%
Количество соединений,
не соответствующих
21

22.

Параметры острой токсичности соединений 21, 23, 51, 52,
56, 60 при однократном внутрибрюшинном введении
мышам – самцам5
№
Соединения
LD50 ± S, мг/кг
Класс опасности химических
веществ по Сидорову К.К.
(1973)
1
21
1131,0 ± 13,6
5 (практически нетоксичные)
2
3
23
962,0 ± 20,7
При введении токсических доз (2000 мг/кг)
гибели не было
При введении токсических доз (2000 мг/кг)
гибели не было
4 (малотоксичные)
5 (практически нетоксичные)
4
5
6
51
52
56
566,0 ± 68,0
60
616,0 ± 58,0
5 (практически нетоксичные)
4 (малотоксичные)
4 (малотоксичные)
Примечание: LD50 – полулетальная доза; S – стандартная ошибок LD50
Работа выполнена под руководством проф., д.м.н. Никитиной И.Л. на кафедре фармакологии с курсом
клинической фармакологии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России.
5
22

23.

Влияние исследуемых соединений и препаратов
сравнения на показатели агрегации тромбоцитов и
плазменного звена гемостаза, Ме (25% – 75%), n=64
Соединение
Латентный период, % к контролю
Максимальная амплитуда, % к
контролю
Коллаген – индуцированная агрегация
+14,7 (10,8-18,7)*,††,##
АДФ – индуцированная агрегация
-1,9 (0,5- 2,3)††,##
+ 4,1 (3,6-5,7)
+5,1 (4,2- 8,6)*,††,#
-18,1 (15,7- 20,5)*,†
+ 5,2 (3,7-8,1)
+7,4 (5,3- 10,7)*,††,#
-16,3 (14,5- 21,2)**,†
+ 10,2 (8,3-12,4)*
-11,6 (10,4-14,3)*, ††, #
-10,1 (7,3-13,4)*, ††
+7,2 (5,3-9,1)*
-13,7 (12,5-16,3)*, #, ††
-10,2 (8,5–14,1)**, †
+5,1 (3,4-8,7)*
-12,3 (9,2-14,7)*, #, ††
-21,3 (18,4–22,7)**, #, †
+11,3 (8,7-13,4)*
Пентоксифиллин
+32,4 (28,7- 35,6)*
-48,4 (42,7-56,5)**
-
Ацетилсалициловая кислота
Гепарин натрия
-2,1 (1,1- 2,6)††
-13,7 (10,8-16,4)*
-
-
-
20,3 (19,7-21,4)*
17
20
26
66
67
72
АПТВ, % к контролю
Примечание: *р≤0,05, **р≤0,001 – в сравнении с контролем; †р≤0,05, ††р≤0,001 – в сравнении с пентоксифиллином; #р≤0,05, ##р≤0,001 – в сравнении с
ацетилсалициловой кислотой.
Работа выполнена на кафедре фармакологии с курсом клинической фармакологии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России на базе центральной научноисследовательской лаборатории ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России под руководством д.м.н. Самородова А.В.
4
23

24.

Антиоксидантная активность исследуемых соединений и аскорбиновой
кислоты в концентрации 0,001 моль/л (в % к контролю)4
Вещество
Модель
Светосумма
Вспышка
15
I
- 33,9 (28,7-35,9)**,a
- 16,8 (13,1-18,7)*,a
II
- 15,4 (12,7-18,3)*,β
- 13,6 (10,1-17,5)*,β
III
I
- 9,4 (7,8-12,3)*,γ
- 41,3 (39,8-44,5)**,a
- 12,7 (11,8-15,9)*,γ
- 11,7 (10,1-15,7)*,a
II
- 15,7 (13,7-16,9)*,β
-14,4 (11,3-18,6)*,β
III
- 16,4 (12,5-17,9)*,γ
- 13,8 (12,4-16,5)*,γ
Аскорбиновая
I
- 84,5 (79,3-87,1)** -
- 91,7 (82,3-95,2)**
кислота
II
- 78,1 (70,4-82,4)**
- 86,8 (80,3-92,1)**
III
+ 73,1 (66,7-75,2)**
+ 98,7 (94,8-100,3)**
33
Примечание: в таблице значения представлены в виде разницы в % между значением опытной и контрольной
групп; приведены медиана и межквартильный интервал по результатам 6 измерений; *р≤0,05, **р≤0,001 - в
сравнении с контролем; aр≤0,05, βр≤0,05, γр≤0,05 – статистически значимые отличия от аскорбиновой кислота для I,
II и III модели соответственно.
Работа выполнена на кафедре фармакологии с курсом клинической фармакологии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России на базе
центральной научно-исследовательской лаборатории ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России под руководством д.м.н. Самородова А.В.
4
24

25.

Влияние исследуемых соединений и препарата
сравнения на показатели TST, FST при
внутрибрюшинном введении (% к контролю)5
120,0
200,0
100,0
100,0
100,0
106,2
100,0
92,9
83,7
80,0
64,9
60,0
37,9*
40,0
36,2*
20,0
% к контролю
% к контролю
140,0
155,1
150,0
100,0 100,0
Амитриптилин
ДИМ FST
% к контролю
90,2
80,0
80,2
Контроль
60,6*
100,0
100,0
69,0*
53,9*
60,0
40,0
ДИМ FST
100,0
100,0
94,0
89,0
Амитриптилин
ДИМ TST
111,0*
100,0 100,0100,0
100,0
13,0*
120,0
117,6*
91,8
67,3
50,0
ИД FST
140,0
120,0
64,1
0,0
27
% к контролю
ДИМ TST
100,0
100,0
0,0
Контроль
117,0#
28
ИД FST
100,6
81,8
80,0
73,9
66,7*
60,0
61,8*
48,3*
40,0
20,0
20,0
0,0
0,0
Контроль
Амитриптилин
ДИМ TST
ДИМ FST
51
ИД FST
53
Контроль
ДИМ TST
Амитриптилин
ДИМ FST
67
ИД FST
Примечание: *- различия достоверны в сравнении с контролем (p<0,05 для U-критерия Манна-Уитни); #- различия достоверны в сравнении с
амитриптилин (p<0,05 для U-критерия Манна-Уитни).
Работа выполнена под руководством проф., д.м.н. Никитиной И.Л. на кафедре фармакологии с курсом клинической
фармакологии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России.
5
25

26.

Влияние исследуемых соединений и препарата
сравнения на показатели ОП при
внутрибрюшинном введении5
450,0
140,0
400,0
120,0
100,0
100,0
350,0
100,0
% к контролю
% к контролю
100,0
86,8
78,0
80,0
60,0
300,0
265,3*
234,7
250,0
195,1*
167,8
200,0
150,0
40,0
141,4*
100,0
100,0
100,0
100,0
15,6*
20,0
15,1*#
16,8*
0,0*
0,0
Контроль
Амитриптилин
Перемещение
ОИА
ЭТ
28
75,9
50,0
0,0
Контроль
Амитриптилин
Перемещение
ОИА
27
ЭТ
Примечание: *- различия достоверны в сравнении с контролем (p<0,05 для U-критерия Манна-Уитни); #- различия достоверны в сравнении с
амитриптилин (p<0,05 для U-критерия Манна-Уитни).
5 Работа выполнена под руководством проф., д.м.н. Никитиной И.Л. на кафедре фармакологии с курсом клинической фармакологии
ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России.
26

27.

Прогноз биологической активности
производных нитропиразола в программе
PASS online
Лечение гинекологических заболеваний
88%
Болезнь Альцгеймера
13%
Противоастматическая
13%
Противоаллергическая
13%
Противоопухолевая
25%
Лечение нейродегенеративных заболеваний
38,00%
Противовирусная
0,00%
59,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
% часто встречающихся возможных активностей для 12 соединений с Pi ≥ 0,3
27

28.

Выводы
Исследованы реакции производных 3,5-замещенных и незамещенных 4-нитропиразолов с 2хлорметилтиираном. Определены условия протекания тииран-тиетановой перегруппировки и разработаны
методы синтеза 4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1Н-пиразолов.
1.
2.
Установлено, что в результате окисления производных 4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1Н-пиразолов
пероксидом водорода в зависимости от избытка реагента и температуры проведения реакции образуются 4нитро-1-(1-оксотиетан-3-ил)- и 4-нитро-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-1Н-пиразолы.
В результате исследования реакций 3,5-дибром-4-нитропиразолов, содержащих тиетановый,
тиетан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы, с алифатическими, гетероциклическими и
ароматическими аминами, разработаны методы синтеза неизвестных ранее 5-аминозамещенных 3-бром-4нитропиразолов, содержащих тиетановый, тиетан-1-оксидный и тиетан-1,1-диоксидный циклы.
Установлено, что в данных реакциях нуклеофильному замещению подвергается атом брома по положению
С5 пиразола.
3.
4.
Показано, что при взаимодействии 5-аминозамещенных 3-бром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-4-нитро1Н-пиразолов с этилатом натрия протекает элиминирование тиетан-1,1-диоксидного цикла, и образуются 5аминозамещенные NH-3-бром-4-нитропиразолы.
28

29.

Выводы
5.
Разработаны методы синтеза 3-аминозамещенных 5-бром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-4-нитро-1Нпиразолов, основанные на реакции диоксотиетанилирования гетероциклов 3,5-дибром-(1,1-диоксотиетан-3ил)-1,2,4-триазолом.
Методами ИК-, ЯМР 1Н и 13С-спектроскопии и масс-спектрометрии исследованы спектральные
характеристики и доказано строение синтезированных соединений. Обнаружена и изучена цис- и трансизомерия 3,5-замещенных 4-нитропиразолов, содержащих тиетан-1-оксидный цикл.
6.
Проведенный фармакологический скрининг выявил среди синтезированных соединений вещества
с антиагрегантной и антидепрессивной активностью. Рекомендованы к углубленным испытаниям на
антиагрегантную активность - 1-[3-бром-4-нитро-1Н-пиразол-5-ил]метилпиперазин; на антидепрессивную
активность - 1-[3-бром-4-нитро-1-(тиетан-3-ил)-1H-пиразол-5-ил]пиперазин, 1-[3-бром-4-нитро-1-(тиетан-3ил)-1H-пиразол-5-ил]-4-метилпиперазин, 3-бром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-4-нитро-N-фенил-1H-пиразол-5амин и 3-бром-4-нитро-N-фенил-1H-пиразол-5-амин.
7.
29

30.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Контактные данные: email: [email protected]
Тел.: 89867033082
30