Синтез та біологічна активність похідних тіазолідину з піразоліновим фрагментом у молекулах

Юшин І.М. Синтез та біологічна активність похідних тіазолідину з піразоліновим фрагментом у молекулах. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 226 – Фармація, промислова фармація (22 – Охорона здоров’я). – Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького МОЗ України, Львів, 2023.

Дисертаційна робота присвячена синтезу нових неконденсованих/конденсованих піразолінвмісних похідних тіазолідину та тіазолу, вивченню їх фізико-хімічних параметрів та біологічних властивостей.

На основі аналізу літературних даних окреслено напрямки та методи синтезу цільових сполук шляхом реакцій [2+3]-циклоконденсації, азосполучення, гідролізу, амінолізу, алкілювання, ацилювання, Кньовенагеля, Кляйзена-Шмідта та гетеро-Дільса-Альдера.

Показано, що 3-метил-5-феніл-4,5-дигідропіразол-1-карботіоаміди є ефективними S,N-бінуклеофільними реагентами у [2+3]-циклоконденсації з монохлороцтовою кислотою  та арилмалеімідами як еквівалентами діелектрофільного синтону [C₂]²⁺, в результаті чого було одержано неописані в літературі 2-піразолілзаміщені 4-тіазолідинони. Нові 2- та 3-піразолілзаміщені 4-тіазолідинони одержані трикомпонентною реакцією тіогліколевої кислоти, піразолілзаміщених альдегідів чи амінів в залежності від поставленого завдання.

Вперше встановлено, що [2+3]-циклоконденсація 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенілпіразол-4-іл)тіосемікарбазид з монохлороцтовою кислотою за рахунок диспропорціонування інтермедіату в умовах реакції неочікувано приводить до (2Z)-2-[(Z)-(3-аміно-4-оксотіазолідин-2-іліден)гідразоно]-3-антипірилтіазолідин-4-ону, при взаємодії якого з алілсаліциловим альдегідом в середовищі оцтової кислоти утворюється (2E)-3-[(E)-(2-алілоксифеніл)метиленаміно]-2-[(E)-[3-[(E)-(2-алілоксифеніл)метиленаміно]-4-оксотіазолідин-2-іліден]гідразоно]тіазолідин-4-он, що пояснюється кислотним гідролізом проміжного продукту. Встановлено, що 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенілпіразол-4-іл)тіосемікарбазид у трикомпонентній реакції з монохлороцтовою кислотою та ароматичними альдегідами утворює 2-ариліденгідразоно-3-піразолілзаміщені 4-тіазолідинони.

Взаємодією ізороданіну та 3-метил-1H-піразол-5-аміну одержано 4-[(3-метил-1H-піразол-5-іл)аміно]-5H-тіазол-2-он як метиленактивний реагент для синтезу цільових 5-енпохідних за реакцією Кньовенагеля з відповідними альдегідами. Вперше встановлено, що взаємодія 3-метил-1H-піразол-5-аміну з 5-ариліден/гетериліден(ізо)тіороданінами не є зустрічним синтезом піразолілзаміщених 5-ен-5H-тіазол-2-онів, а проходить з  утворенням піразоло[3,4-b]тіазоло[5,4-e]піридин-6-они/тіонів. На основі одномірних (1D) двомірних (2D) методик ЯМР (HSQC, HMBC, COSY, NOESY) та рентгеноструктурного аналізу встановлено, що 5-ариліден-4-[(3-метил-1H-піразол-5-іл)аміно]-5H-тіазол-2-они існують у вигляді аміноформи як в кристалічному стані, так і в розчині.

Виявлено, що 1,3-дифенілпіразол- та 5-хлоро-3-метил-1-феніл-1H-піразол-4-карбальдегіди є ефективними реагентами для реакції Кньовенагеля з модифікованими за положеннями 2, 3 та 4 тіазолідинонами.

Досліджено, що 5-метил-2-феніл-2,4-дигідропіразол-3-он за рахунок наявності активної метиленової групи реагує з відповідними 5-етоксироданінами з утворенням піразоліл-тіазолідинонових гібридних молекул, а при взаємодії з триетилортоформіатом утворює 4-((5-гідрокси-3-метил-1-феніл-1Н-піразол-4-іл)метил)-3-метил-1-феніл-1Н-піразолін-5-он, а не очікуване 4-етоксиметиленпохідне.

Показано, при взаємодії 4-диметиламінометилен-5-метил-2-феніл-2,4-дигідропіразол-3-ону з роданіном утворюється диметиламонію5-метил-4-((4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил)-3-оксо-2-феніл-2,3-дигідропіразол-1-ід, що можна розглядати як альтернативний до реакції Кньовенагеля  метод синтезу 5-ен-4-тіазолідинонів.

Реакцією Кляйзена-Шмідта одержано (E)-3-(2-фторофеніл)-1-[4-метил-2-(2-піридиламіно)-тіазол-5-іл]-2-пропен-1-он, який є ефективним вихідним реагентом для синтезу піразолін-тіазол-піридинових гібридних молекул та аддуктів Міхаеля при взаємодії з амідами тіогліколевої кислоти.

Селективним S-алкілюванням 2-меркапто-5-аміно-1,3,4-тіадіазолу відповідним піразолінвмісним хлорацетамідом одержано 2-[(5-аміно-1,3,4-тіадіазол-2-іл)сульфаніл]-1-[3-(4-метоксифеніл)-5-феніл-3,4-дигідро-2H-піразол-2-іл]етанон, який ацилюванням дихлороацетилхлоридом перетворено у відповідний 2,2-дихлороацетамід. Показано, що 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенілпіразол-4-іл)тіосемікарбазид є ефективним реагентом для синтезу антипірилзаміщеного 2-меркапто-1,3,4-тіадіазолу, на основі якого в реакції S-алкілювання відповідним хлороацетамідом одержано N-(3-ціано-4,5,6,7-тетрагідробензтіофен-2-іл)-2-[[5-[(1,5-диметил-3-оксо-2-фенілпіразол-4-іл)аміно]-1,3,4-тіадіазол-2-іл]сульфаніл]ацетамід.

Показано, що 1-[3-(4-метоксифеніл)-5-арил-2-іл-4,5-дигідропіразол-1-іл]-бут-2-ен-1-они є ефективними реагентами регіо- та діастереоселектиного синтезу нових тіопірано[2,3-d]тіазолів у реакції гетеро-Дільса-Альдера, що підтверджено 2D ЯМР спектральним аналізом.

Досліджено, що конденсація Кньовенагеля 5-хлоро-3-метил-1-фенілпіразол-4-карбальдегіду з ізороданіном проходить з утворенням піразоло[4',3':5,6]тіопірано[2,3-d]тіазолу, взаємодія зазначеного альдегіду з 2-меркапто-N-фенілацетамідами та 2-(2-меркапотоацетил)гідразин-1-карботіоамідом дозволяє одержати серії різноманітних тієно[2,3-c]піразолів.

Структура, склад та чистота синтезованих молекул підтверджено елементним аналізом, методами хромато-мас-спектрометрії, ¹Н та ¹³С ЯМР-спектроскопії. та рентгеструктурним аналізом.

Cкринінгові дослідження біологічних активностей синтезованих сполук дозволили виділити ряд перспективних агентів з протипухлинною, протимікробною, протигрибковою і протизапальною діями.

На основі дослідження протипухлинної активності (MТТ тест) ідентифіковано високоактивні сполуки з групи 5-(1,3-дифенілпіразол-4-іліден)заміщених 4-ті(імід)азолідинонів з високою селективністю дії на клітинні лінії Jurkat Т-лейкозу людини та низькою токсичністю до псевдонормальних кератиноцитів людини НаСаТ та ізольованих лімфоцитів клінічно-здорового донора. Ідентифіковано (5Z)-5-[(4-фторофеніл)метилен]-4-[(3-метил-1H-піразол-5-іл)аміно]тіазол-2-он, який має виражену цитотоксичну дію на клітини ліній MCF-7 (карциноми молочної залози людини) і Jurkat з показником ІС₅₀ в межах 2,15-7,90 мкМ, на відміну від структурно споріднених конденсованих піразоло[3,4-b]тіазоло[5,4-e]піридин-6-тіонів (ІС₅₀ 5,51 мкМ та 16,96 мкМ відповідно).

Скринінг протипухлинної активності за програмою DTP NCI дозволив ідентифікувати етил 1-{5-(2-фторофеніл)-3-[4-метил-2-(2-піридиламіно)-тіазол-5-іл]-4,5-дигідропіразол-1-іл}-етанон та 4-[[2-[1-(2-фторофеніл)-3-[4-метил-2-(2-піридиламіно)тіазол-5-іл]-3-оксопропіл]сульфанілацетил]аміно]бензоат з суттєвим ефектом щодо клітинних ліній лейкемії (K-562, SR), меланоми (SK Mel-5) та раку молочної залози (T-47D). Встановлено,  що  сполуки цього класу можуть бути потенційними інгібіторами PAPR1/2 та індукторами апоптозу.

На основі вивчення протимікробної активності встановлено, що найбільш активними щодо  Грам (+) мікроорганізмів були піразоло[3,4-b]тіазоло[5,4-e]піридин-6-тіони на відміну від їх структурних попередників 5-ариліден-4-[(3-метил-1H-піразол-5-іл)аміно]-5H-тіазол-2-онів, що є протилежною картиною кореляції «структура-дія» у порівнянні до протиракової активності даних молекул.

Синтезований (5Z)-5-[(1,3-Дифенілпіразол-4-іл)метилен]тіазолідин-2,4-діон проявив активність щодо Staphylococcus aureus та грибків роду Sacharomyces cerevisiae, а також статистично достовірно індукував ріст мікроорганізмів-продуцентів протизапальних агентів, таких як Blautia, Faecalibacterium prausnitzii, Succinivibrionaceae, Coriobacteriales, що свідчить про його непряму протизапальну дію.

Проведено спрямований синтез 70 сполук. У результаті фармакологічного скринінгу ідентифіковано 20 “сполук-хітів” з протипухлинною, протимікробною, протигрибковою і протизапальною активностями.

За матеріалами дисертації опубліковано 18 наукових робіт.

ЕЦП:https://drive.google.com/file/d/1AEo4DHlRm1MK545N7JWHitoHH_nJuLWH/view?usp=sharing