СИНТЕЗ И ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ 5-(АРИЛМЕТИЛИДЕН)-2,4,6-ПИРИМИДИН-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-ТРИОНОВ

Аннотация:

Осуществлен синтез и исследована противомикробная активность серии 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионов по отношению к бактериям рода Staphylococcus и Streptococcus. Ключевые слова: синтез; 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионы; противомикробная активность; минимальные подавляющая и бактерицидная концентрации. Ранее нами была изучена антимикобактериальная активность серии 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионов по отношению к М. lufu и исследована их острая суточная токсичность. В продолжение исследований в этом направлении, а также с целью изучения спектра биологической активности нами усовершенствован способ получения 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6-( 1 Н,ЗН,5Н)-трионов (VIII - XIII) и исследована их противомикробная активность в отношении микроорганизмов рода Staphylococcus и Streptococcus. В основе способа получения целевых соединений VIII - XIII лежит реакция конденсации 2,4,6-(1Н,3Н,5Н)-пиримидинтриона (I) с эквимольным количеством ароматических альдегидов (II - VII). Нами установлено, что осуществление процесса в среде изо-бутанола и кипячение реакционной смеси в течение 40 мин позволяет увеличить выход продуктов реакции до 98% и более. Использование в реакции экологически безопасного изобутанола, а также достаточно высокая степень атомной эффективности процесса (98-99%) позволяет рассматривать изучаемые реакции как удовлетворяющие в этой части принципам "зеленой" химии. Полученные 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионы (VIII-XIII) представляют собой высокоплавкие, бесцветные или окрашенные вещества, устойчивые при хранении, растворимые в этаноле, диметилсульфоксиде, хлороформе и ограниченно растворимые в воде и бензоле. Структура соединений установлена с помощью методов ИК, электронной спектроскопии, ЯМР'Н, 13С, масс-спектрометрии, а состав — данными элементного анализа. В ИК-спектрах зафиксированы новые полосы поглощения в диапазоне 1625 - 1630 см-1 соответствующие валентным колебаниям этеновой связи. Картина спектров ЯМР'Н и 13С характеризуется появлением синглетного сигнала протона метановой группы в области 8,82 - 8,89 м.д. и сигнала метанового углерода (С7) в области 135-140 м.д. соответственно. Электронные спектры характеризуются присутствием 2 полос поглощения с четко выраженными максимумами: 250 нм (локальное возбуждение Пи-электронов) и 320 - 380 нм (внутримолекулярный перенос заряда, характерный для сопряженных этенов). В масс-спектрах полученных соединений фиксируются как интенсивные пики молекулярных ионов, позволяющие оценить молекулярную массу полученных соединений, так и пики фрагментов первичной и вторичной диссоциативной ионизации. Кроме того, масс-спектры синтезированных соединений содержат большое количество дополнительных пиков ионов, которым возможно приписать несколько брутто-формул, что затрудняет более детальную интерпретацию масс-спектрограмм. Экспериментальная химическая часть В синтезе целевых соединений использовали 2,4,6(1Н,3Н,5Н)-пиримидинтрион (I) и ароматические альдегиды (II - VII) марки х.ч. фирмы Aldrich (США), их физические константы соответствовали литературным данным. ИК-спектры синтезированных соединений снимали на спектрофотометре InfraLUM FT-02 в таблетках КВг в интервале частот 4000- 400 см-1. Спектры ЯМР'Н и 13С записаны на приборе Bruker DRX 500 SF с рабочей частотой соответственно 500 и 300 МГц в ДМСО-d6, внутренний стандарт — ГМДС. Электронные спектры (в этаноле) фиксировали на спектрофотометре Саrу-50 с концентрацией 0,3 мг/мл. Масс-спектры получены на масс-спектрометре Finnigan SSQ 7000 в режиме прямого ввода образца в ионный источник, ионизирующее напряжение 70 эВ при температуре образца 500 - 550°С, ускоряющее напряжение 5000 В (разрешение 5000). Ход реакции и контроль за степенью чистоты полученных соединений осуществляли методом восходящей ТСХ на пластинках Silufol UV-254 в системе растворителей ацетон — гексан, 2:3, проявление проводили парами йода. Элементный анализ выполнен на автоматическом CHNS-анализаторе Euro ЕА-3000 фирмы Euro Vector (Германия). 5-(Арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1R,ЗR,5R)-трионы (VIII - XIII). Раствор, состоящий из 10 ммоль соединения I и 10 ммоль соединений II - VII в 25 мл изо-бутанола, кипятят 40 мин и охлаждают до комнатной температуры, осадок отфильтровывают, промывают 2 раза по 15 мл охлажденным изобутанолом, сушат на воздухе, растворитель для перекристаллизации — метанол. 5-(Фенилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1R,3R,5R)-трион (VIII). Выход 98%, Tразл 295-297°С. 5-[(4-Толил)метилиден|-2,4,6-пиримидин-2,4,6-(1R,3R,5R)-трион (IX). Выход 99%, Tразл 275-278°С. ИК-спектр, vmax, см1: 3550 (NH), 1770, 1750 (СЮ), 1625 (С=С). Спектр ЯМР'Н, 6, м.д.: 11,25 (уш., IH, NH); 11,10 (уш., 1Н, NH); 8,35-7,15 (м, 4Наром, С6Н4); 8,25 (с, 1Н, СН); 2,35 (с, ЗН, СН3). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 163,9 (С4), 163,4 (С6), 155,2 (С2), 150,2 (С7), 140,5 (С), 133,1 (С8), 130,4 (С10), 128,3 (С9), 120,3 (С5), 21,6 (СН3). УФ-спектр, Vmax, нм: 260 (lge 3,6), 380 (lge 3,2). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 230 [М]+ (100), 229[М-1]+(58), 215 [М-СН3]+(15), 187 [M-CHNO]+(28). Cl2H10N2O3. 5-[(4-Нитрофенил)метилиден]-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,ЗH,5H)-трион (X). Выход 98%, Тразд. 256-259°С. ИК-спектр, Vmax, см-1: 3550 (NH.), 1770, 1750 (С=0), 1625 (С=С), 1540 1365 (NO2). Спектр ЯМР'Н, дельта, м.д.: 11,22 (уш., 1Н, NH); 11,07(уш., 1Н, NH); 8,25-7,51 (м, 4Наром, С6Н4); 8,25 (с, 1Н, СН). Спектр ЯМР13С, дельта, м.д.: 163,8 (С4), 161,5 (С6), 155,2 (С2), 150,5 (С7), 147,2 (С11), 133,8 (С8), 129,8 (С10) 129,3 (С9), 121,4 (С5). УФ-спектр, Vmax, нм: 260 (lge 3,7), 380 (lgs 3,3). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 261 [М]+ (100), 260[М-1]+(55), 218[M-CHNO]+(38). C11H7N305. 5-[(3, 4-Диметоксифенил)метилиден]-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,ЗH,5H)-трион (XI). Выход 98%, Тразл 298-302°С. ИК-спектр, Vmax, см-1: 3550 (NH.), 1770, 1750 (С=0), 1630 (С=С). Спектр ЯМР'Н, дельта, м.д.: 11,45 (уш., 1Н, NH); 11,30 (уш., 1Н, NH); 7,40-7,15 (м, ЗНаром, С6Н3); 8,21 (с, 1Н, СН); 3,80 (с, ЗН, СН30); 3,79 (с, ЗН, СН30). Спектр ЯМР13С, дельта, м.д.: 163,3 (С4), 162,9 (С6), 155,2 (С2), 150,6 (С7), 150,2 (С10), 148,6 (С11), 134,4 (С8), 125,8 (С13), 112,5 (С12), 111,5 (С9), 118,8 (С5), 55,8 (СН30), 55,2 (СН30). УФ спектр, Vmax, нм: 260 (lgs 3,6), 375 (lge 3,3). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 276[М]+(100), 275[М-1]+(52), 233[M-CHNO]+(35). C13H12N205. 5-[(2-Гидроксифенил)метилиден]-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,ЗH,5H)-трион (XII). Выход 99%, Тразл 290-293°С. 5-[(4-Бромфенил)метилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,ЗH,5H)-трион (XIII). Выход 98%, Tразл 248-252°С. ИК-спектр, Vmax, см-1: 3550 (NH.), 177, 1750 (С=0), 1630 (С=С). Спектр ЯМР'Н, дельта, м.д.: 11,50 (уш., 1Н, NH); 11,32 (уш., 1Н, NH); 8,15-7,90 (м, 4Наром, С6Н4); 8,24 (с, 1Н, СН). Спектр ЯМР13С, дельта, м.д.: 162,8 (С4), 161,5 (С6), 151,2 (С2), 150,4 (С7), 133,6 (С8), 132,8 (С10), 129,6 (С9), 124,5 (С11), 121,2 (С5). УФ-спектр, Vmax, нм: 260 (lgs 3,7), 360 (lge 3,3). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 295[М]+ (100), 294 [М-1]+ (53), 252 [M-CHNO]+(26). C11H7BrN203. Экспериментальная биологическая часть: Микробиологический скрининг серии 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,ЗH,5H)-трионов (VIII-XIII) проводили в отношении представителей условно-патогенной флоры: коллекционного штамма Staphylococcus aureus 1899, предоставленного ФГПУ "НИИ генетики и селекции промышленных организмов", Москва; Streptococcus pyogenes NIIL LSA (коллекция ФГБУ "НИИ по изучению лепры" Минздрава РФ, Астрахань), 4 штаммов Staphylococcus aureus, 5 штаммов Staphylococcus epidermidis и 5 штаммов Streptococcus pyogenes, выделенных из нейротрофических язв больных лепрой (ФГБУ "НИИ по изучению лепры" Минздрава РФ, Астрахань), идентифицированных с помощью программно-аппаратного комплекса BIOMIC V3 (Giles Scientific, США). Для скрининга использовали метод серийных разведений. При этом соединения, растворённые в ДМСО, в порядке убывания концентрации в геометрической прогрессии с коэффициентом 2 (от 128 до 0,25 мкг/мл) вносили в пробирки с жидкой питательной средой (мясопептонный бульон), затем в каждую пробирку помещали бактериальную суспензию (0,1 мл) определенной плотности, соответствующую стандарту мутности 0,5 по McFarland. Посевы инкубировали в термостате при температуре (37±1)°С в течение 24 ч. После инкубации визуально оценивали наличие или отсутствие роста культуры. Содержимое пробирок подвергали центрифугированию при 1500 об/мин в течение 10 мин, супернатант отбрасывали, из осадка отбирали культуру для посева на плотную питательную среду в чашки Петри: желточно-солевой агар для St. aureus и St. epidermidis или кровяной агар для St. pyogenes. Через 1 сут инкубации проводили подсчёт выросших колоний на аппарате BIOMIC V3. Определяли концентрацию соединений, при которой подавлялся рост колониеобразующих единиц (КОЕ) в сравнении с контролем на 50% (МПК50) и на 100% (МБК). В качестве контроля использовали посевы с растворителем (ДМСО в эквиобъёмах), посевы без добавления в среду веществ (положительный контроль), контроль на стерильность среды (среда без посевов и соединений). Для сравнения активности соединений проводили посевы штаммов с антибиотиками с известным действием — цефазолином и цефтриаксоном (ЗАО "Рафарма", Россия) — в концентрациях, идентичных концентрациям соединений. Результаты исследования подвергали статистической обработке с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты противомикробной активности соединений VIII - XIII приведены в таблице с учётом вычитания результатов противомикробной активности раствора ДМСО (растворитель). Анализ полученных результатов (таблица) показал, что действие соединений на Staphylococcus различно. Наиболее выраженной противомикробной активностью обладают соединения VIII и XIII, МПК50 этих веществ незначительно выше МПК50 цефазолина и цеф-триаксона и, несмотря на то, что данные соединения уступают по показателям антибиотикам, их МПК50 остаются стабильно низкими. МБК соединения VIII статистически достоверно не отличается от МБК антибиотиков сравнения. Соединения X - XII в условиях in vitro в концентрациях, не превышающих 45 -52 мкг/мл, оказывают стабильное бактериостатическое действие. В то же время к соединению IX бактерии рода Staphylococcus менее чувствительны. В отношении бактерий рода Streptococcus активность соединений была также разнообразна (таблица). Соединения VIII, XI, XII, XIII оказывают выраженное бактериостатическое действие, статистически достоверно превосходящее действие антибиотиков. Соединение XI действует бактерицидно при более низкой концентрации, чем цефтриаксон. Активность соединения X сопоставима с таковой цефазолина, но статистически значимо уступает цефтриаксону. Менее активным соединением, как и в отношении Staphylococcus, оказалось соединение IX, МПК50 которого была значительно выше таковой как антибиотиков, так и других изучаемых соединений. Исследование механизма действия соединений не входило в задачи данной работы, однако синтезированные 5-(арилметилиден)-2,4,6( 1H,3H,5H)-трионы можно рассматривать как соединения, близкие по химической структуре лекарственному препарату триметоприму. Подобную аналогию позволяет проводить наличие в их молекулах пиримидинового цикла, сочленённого в положении 5 гетороцикла с арилметоксильным фрагментом. Это позволяет предположить, что механизм действия рассматриваемых соединений может быть связан с угнетением фермента дигидрофолатредуктазы в процессе синтеза дигидрофолиевой кислоты, что приводит к истощению основного кофактора синтеза нуклеиновых кислот — фолатов. В результате происходит нарушение продукции белка и нуклеиновых кислот бактерий. Избирательность действия синтезированных соединений, как нам представляется, обусловлена их способностью образовывать с ферментом дигидрофолатредуктазой микроорганизмов значительно более прочные химические связи, чем с этим же ферментом млекопитающих. Таким образом, результаты проведённого исследования показали, что 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1H,3H,5H)-трионы VIII-XIII в отношении микроорганизмов St. aureus, St. epidermidis и St. pyogenes способны оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие разной степени выраженности, что делает актуальным дальнейшее изучение их биологической активности. Работа выполнена при финансовой поддержке программы "Развитие инновационной инфраструктуры в Российских вузах" (грант № 13.637.31.0038) с использованием оборудования научно-образовательного центра "Зеленая химия" Астраханского государственного университета, а также гранта Министерства образования и науки РФ № 115021010181.

Авторы:

Издание: Химико-фармацевтический журнал
Год издания: 2018
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2018.-N 6.-С.18-21. Библ. 10 назв.
Просмотров: 32