УДК 547.821781772.057
СИНТЕЗ И ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
(ЛГ-ГЕТАРИЛ)-3(5)-НИТРОПИРИДИНОВ
© 2015 г. А. И. Клименко***, Л. Н. Диваева#, *, А. А. Зубенко**, А. С. Морковник*,
Л. Н. Фетисов**, А. Н. Бодряков**
*Научно-исследовательский институт физической и органической химии Южного федерального университета,
344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/2 **Государственное научное учреждение Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт, г. Новочеркасск *** ФГБОУВПО "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУВПО ДГАУ), г. Новочеркасск Поступила в редакцию 31.10.2014 г. Принята к печати 9.12.2014 г.
Взаимодействием ряда хлорпроизводных 3(5)-нитропиридина с диазолами или 3-хлорпиридазин-6-оном синтезированы ранее неописанные различно замещенные (Ж-гетарил)-3(5)-нитропириди-ны. Ж-Пиразолил-3(5)-нитропиридины получены как этим методом, так из гидразинопиридинов, синтезированных обработкой гидразином хлорпроизводных 3-нитропиридина. Показано, что Ж-гетарил-3(5)-нитропиридины обладают умеренной антибактериальной активностью в отношении некоторых патогенных грамположительных и грамотрицательных микробов (Staphylococcus aureus, Escherichia coli) и сильным протистоцидным действием на простейщие вида Colpoda steinii, превосходя в этом отношении клинически используемые препараты сравнения.
Ключевые слова: Ы-гетарил-3(5)-нитропиридины, синтез, гетарилирование, нуклеофильное замещение, циклизация, восстановление, антимикробная активность, протистоцидная активность, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Colpoda steinii.
DOI: 10.7868/S0132342315030045
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, создание новых природных и синтетических антиинфекционных лекарственных средств является одной из весьма актуальных проблем современной науки, прежде всего из-за широкого распространения так называемой резистентной инфекции (бактериальной, протозойной, вирусной и т.д.), нечувствительной к действию лекарственных препаратов и являющейся одной из самых больших угроз здоровью человека [1—5]. Особую опасность представляет мультирезистент-ная бактериальная инфекция, от которой даже в Европейском Союзе ежегодно умирает около 25 000 пациентов. Аналогичные проблемы характерны и для ветеринарной медицины, в частности, в связи с распространением резистентных форм кокцидий [паразитических одноклеточных простейших класса эймерий (Eimeria)], вызывающих эпидемии кокцидиоза (Coccidiosis) и массовую гибель животных, птиц и рыбы [6—8].
Значительный интерес для поиска новых антибактериальных и антипротозойных препаратов
#Автор для связи (тел.: +7 (863) 297-51-96; эл. почта: divaevaln@mail.ru).
представляют различные гетероциклические соединения, в частности производные таких азотистых гетероциклов, как имидазол, бензимидазол и пиридин. Например, в ряду бензимидазола недавно были обнаружены соединения с уреидны-ми [9] или арилоксиэтильными [10—13] заместителями, высокоактивные в отношении грамположи-тельных бактерий. Известно также, что некоторые производные имидазола [14] и нитропиридинов [15—19] проявляют выраженную кокцидиостатиче-скую активность, действуя на такой практически значимый патоген, как Eimeria tenella. Особенно сильными кокцидиостатиками, как было показано в последние годы, являются некоторые сложноза-мещенные производные имидазо[1,2-а]пиридина, сочетающие в своей структуре аннелированные имидазольное и пиридиновое ядра. Показано, что эти соединения ингибируют жизненно важную для микропатогена cGMP-зависимую протеин-киназу (PKG) [20, 21]. Наиболее активные из них, впрочем, потенциально генотоксичны [22, 23] и имеют относительно узкий спектр действия [24]. Те же из имидазо[1,2-а]пиридинов, которые лишены указанных недостатков, не слишком актив-
ны in vivo; они лишь в несколько раз активнее такого кокцидиостатика, как салиномицин [25].
В настоящей работе, продолжая поиск антиинфекционных препаратов в ряду азотистых гете-роциклов, мы синтезировали различные ранее неизвестные ^-гетарил-3(5)-нитро(амино)пири-дины (II)—(VIII), (X), в которых ^-гетарильным заместителем является имидазол-1-ильная, бенз-имидазол-1-ильная, пиразол-1-ильная или 3-хлор-пиридазин-6-он-2-ильная группа, и исследовали эти ^,С-бигетарилы на антибактериальную и анти-кокцидийную активность.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исходными соединениями для синтеза гетарил-пиридинов послужили изомерные хлор-3(5)-нит-ропиридины, в которых атом хлора под действием ^-анионов, генерируемых из соответствующих 1,2- и 1,3-диазолов или 3-хлорпиридазин-6-она под влиянием таких основний, как K2CO3 (способ А) или NaH (способ Б), подвергался нуклео-фильному замещению на ^-гетарильную группу. Реакция протекает с выходами от 65 до 90% в мягких условиях в среде DMF.
Таким образом из 3-нитро-2-хлорпиридина (1а) были получены 2-гетарил-3-нитропиридины (IIa)— (IVa), а из 4-хлор-3-нитро- и 2-хлор-5-нитропири-динов (1б, в) — 4-гетарил-3-нитро- и 2-гетарил-5-нитропиридины (II6, в), (IIIb)-(VIIIb) (схема).
Для синтеза пиразолилнитропиридинов помимо описанного выше одностадийного метода использован также двухстадийный, при котором в 2-хлор-^а) или 4-хлор-(!б)-3-нитропиридине вначале под действием гидразина обменивали атома хлора на гидразиногруппу, а затем, на второй стадии, полученные гидразинопроизводные (IXa, б) циклизовали ацетилацетоном с замыканием пиразольного цикла в присутствии каталитических количеств уксусной кислоты. Этим способом нами были получены пиразолилпридины (Xa, б). Обе стадии синтеза протекают весьма легко и с высокими выходами в среде этанола (схема).
5-Амино-2-(4,5-дихлоримидазол-1-ил)-пири-дин (XI) был синтезирован восстановлением нит-рогруппы в 2-(4,5-дихлоримидазол-1-ил)-5-нит-ропиридине (IIb) металлическим железом в смеси этанола и соляной кислоты (схема).
no2 H2N
HetH f| | Fe/H+
(üBT
X 4 -i^ Het для (IIB) Ii. -CK ^
^Cl ^n' Het 4N^N^N
N
(Та в) (IIa—в), (IIIa, в) (YT)
(Ia-B) (IVa, в), (Ув)-(УШв) (XI) Cl
nh2nh2
NO2
CH3COCH2COCH3
Cl
-N
^ NHNH2 (IXa, б) (Xa, б) H3C
(Ia): 2-Cl; (I6): 4-Cl; (Ib): 6-Cl
Het: (IIa—в): 4,5-дихлоримидазол-1-ил; (IIIa, в) 4-хлорпиразол-1-ил; (IVa, в) 4-бромпиразол-1-ил; (Ув) имидазол-1-ил; (Ув) 3,5-диметил-4-хлорпиразол-1-ил; (VIIb) бензимидазол-1-ил; (УШв) 3-хлорпиридазин-6-он-1; (Xa, б) 3,5-диметилпиразол-1-ил
CxeMa. Синтез 2-, 4- и 6-гетарилзамещенных производных 3(5)-нитро(амино)-пиридина.
Строение полученных гетарилпиридинов доказано данными ХН-ЯМР-, ИК-спектроскопии и элементного анализа и с учетом наглядности использованных синтетических методов не вызывает каких-либо сомнений. Для этих соединений характерна выраженная зависимость химсдвигов 2-, 4-и 6-протонов пиридинового ядра от электроно-акцепторности присутствующего гетарильного заместителя и занимаемого им положения. Химсдвиги указанных протонов варьируются в
пределах 8.69-9.43, 7.62-8.80 и 8.01-8.85 м.д. соответственно. Наибольшими они, как и можно было ожидать, обычно являются для соединений с особо сильными электроотрицательными гетари-лами — бензимидазол-2-илом и 3-хлорпиридазин-6-он-1-илом. Химсдвиги протонов гетарильных групп нередко значительно превышают наблюдающиеся для аналогичных протонов в соответствующих ^незамещенных диазолах и 3-хлор-пиридазин-6-оне. Очевидно, что это связано с со-
Таблица 1. Антибактериальная и протистоцидная активность (Ж-гетарил)-3(5)-нитропиридинов
Минимальная ингибирующая концентрация (МИК), мкг/мл
Соединение S. aureus P-209 E. coli 078 (полевой штамм) C. steinii
(На) 100 100 31.25
(Пб) 100 100 62.5
(Ив) 100 100 15.62
(Ша) 500 500 125
(Шв) 500 500 500
(^а) 500 500 500
(^в) 500 500 500
(Ув) 500 500 500
(Vb) 500 500 500
(УПв) 100 100 500
(viiie) 100 500 500
(*а) 500 500 500
(X5) 100 100 500
(XI) 100 100 62.5
Байкокс - - -
Ципрофлоксацин 1 10 -
вокупным и в целом дезэкранирующим влиянием таких факторов, как высокая электроноакцептор-ность присутствующих 3(5)-нитропиридильных групп, анизотропное влияние неподеленной пары их циклического атома азота, стерические взаимодействия гетарильных групп с нитрогруппой при ее нахождении в соседнем положении, которые могут значительно затруднять сопряжение указанных групп с пиридиновой системой. Восстановление нитросоединения (Пв) до амино-производного (XI) вследствие сильного влияния электронодонорной аминогруппы приводит к значительному усилению экранирования протонов и выраженному смещению сигналов ЯМР в сильное поле, в область с 8 < 7.85 м.д. При этом появляется дополнительный сигнал первичной аминогруппы в виде двухпротонного синглета при 5.57 м.д. В ИК-спектре ей соответствуют две сильно уширенные, и значительно перекрывающиеся полосы симметричных и антисимметричных валентных колебаниий связей NH при 3295 и 3410 см-1.
Биологическое исследование синтезированных ^-гетарил-3(5)-нитропиридинов (II)-(VIH), (X) проводилось на примере изучения антимикробной и протистоцидной активности. В качестве тест-культур для проверки антимикробной активности препаратов использовали два стандартных штамма бактерий Staphylococcus aureus P-209, Escherichia coli 078 (полевой штамм), применяющиеся для определения антимикробной активности химиотерапевтических препаратов. Препара-
том сравнения служил ципрофлоксацин. Культуры выращивали в течение суток при 37°C на агаризованной питательной среде Luria-Bertani (LB) методом двухкратных серийных разведений.
Исследование протистоцидной активности проводилось in vitro методом серийных разведений в отношении инфузорий Colpoda steinii (полевой изолят). Результаты биоиспытаний представлены в табл.1.
Из данных табл. 1 следует, что для 2-, 4- и 6-гета-рилзамещеннных нитропиридинов характерна довольно слабая, обычно примерно равная и довольно мало варьируемая антибактериальная активность против золотистого стафиллококка и кишечной палочки. Одновременно рассматриваемым соединениям присуща и протистоцидная активность, которая в зависимости от их строения изменяется в значительно более широких пределах. Довольно сильно она выражена для пиридинов с 4,5-ди-хлоримидазол-1 -ильной группой, т.е. нитропро-изводных (На—в) и амнопроизводно
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.