Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

СИНТЕЗ И ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ЭФИРОВ И АМИДОВ ПИРИДИН-2-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Бояршинов В.Д. 1 Михалев А.И. 1 Ухов С.В. 1 Новикова В.В. 1 Данилов Ю.Л. 1
1 ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения России
По данным литературы среди производных пиридин-2-карбоновой кислоты имеются соединения, проявляющие различную биологическую активность. В настоящей работе реакцией между ариловым эфиром пиридин-2-карбоновой кислоты и амином получены замещенные амиды пиридин-2-карбоновой кислоты. Квантово-химическая оптимизация геометрии молекулы 4-бромфенилпиридин-2-карбоновой кислоты была получена путем расчетов с использованием пакета программ GAUSSIAN 03W. Квантово-химические расчеты были проведены с целью исследования механизма реакции получения амидов пиридин-2-карбоновой кислоты. Ариловые эфиры или замещенные амиды пиридин-2-карбоновой кислоты синтезированы в реакции хлорангидрида пиридин-2-карбоновой кислоты с фенолом или ариламином в бензоле при температуре 50 оС. Структура полученных соединений установлена данными ЯМР 1Н спектроскопии. Чистота синтезированных соединений подтверждена методом тонкослойной хроматографии. Определены физико-химические свойства конечных продуктов реакции. В опытах изучена противомикробная активность в сравнении с препаратами-эталонами: этакридином и диоксидином. Разработанная методика синтеза амидов пиридин-2-карбоновых кислот может быть использована в препаративной органической химии для получения потенциально биологически активных веществ данного ряда.
пиридин-2-карбоновая кислота
ариловые эфиры пиридин-2-карбоновой кислоты
амиды пиридин-2-карбоновой кислоты
противомикробная активность
1. Бояршинов В.Д., Михалев А.И., Ухов С.В., Юшкова Т.А., Махмудов Р.Р. Синтез, свойства и биологическая активность амидов пиридин-2-карбоновой кислоты // Фундаментальные исследования. – 2014. – Часть 3. – № 9. – С. 606–610.
2. Вышковский Г.Л. Регистр лекарственных средств России (РЛС). Энциклопедия лекарств. 2013. № 21. / под общ. ред. Г.Л. Вышковского. – М.: ЛИБРОФАРМ, 2012. – 1612 с.
3. Жмуренко Л.А., Борисенко С.А., Глозман О.М., Островская Р.У., Буров Ю.В., Загоревский В.А. Синтез и фармакологическое изучение N-(2-замещённых никотиноил) аминокислот // Хим.-фарм. журн. – 1980. – Т. 14. – № 9. – С. 49–55.
4. Падейская Е.Н. Антибактериальный препарат диоксидин: особенности биологического действия и значение в терапии различных форм гнойной инфекции // Инфекция и антимикробная терапия. – 2001. – Т. 3. – № 5. – С. 55–56.
5. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под общ. ред. Р.У. Хабриева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 2005. – 832 с.
6. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. Gaussian 03W, Inc., Wallingford CT, 2004.
7. Koji Narui, Norihisa Noguchi, Aya Saito et al. Anti-infectious activity of tryptophan metabolites in the L-triptophan – L-kynurenine pathway // Biol. Pharm. Bull. – 2009. – № 1. – Р. 41–44.
8. Stipanovic R.D., Wheeler M.H. et al. Nuclear magnetic resonance (NMR) studies on the biosynthesis of fusaric acid from Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum // J. Agric. Food Chem. – 2011. – № 59. – Р. 5351–5356.

Синтез новых органических потенциально биологически активных веществ (БАВ), изучение их активности и взаимосвязи «структура – биологическое действие» является актуальной задачей фармацевтической химии. Весьма перспективным направлением является поиск новых БАВ в ряду замещенных амидов пиридин-2-карбоновой (пиколиновой) кислоты.

Известно, что пиколиновая кислота обладает антибактериальной активностью в отношении S. aureus, S. epidermidis, E. coli [7]. Производное пиридин-2-карбоновой кислоты – фузариновая кислота обладает антибактериальной, инсектицидной, бактерицидной активностью [8]. Синтезированные нами ариламиды пиридин-2-карбоновой кислоты, обладают противовоспалительной или анальгетической активностью [1]. Приведенные данные литературы свидетельствуют о том, что среди производных пиридин-2-карбоновой кислоты имеются биологически активные вещества.

Целью исследования – разработать методики синтеза новых потенциально биологически активных соединений в ряду производных пиридин-2-карбоновой кислоты на основе хлорангидрида пиридин-2-карбоновой кислоты для получения эфиров или амидов пиридин-2-карбоновой кислоты, изучение их физико-химических свойств. Проанализировать результаты биологических испытаний полученных соединений на противомикробную активность в сравнении с активностью препаратов-эталонов. Выявить взаимосвязь структура – активность в ряду эфиров и амидов пиридин-2-карбоновой кислоты.

Материалы и методы исследования

Структура полученных соединений подтверждена спектральными методами анализа. ЯМР 1Н-спектры записаны на спектрометре ЯМР MERCURY-300 фирмы Varian, (300 МГц), в ДМСО-d6, внутренний стандарт – ГМДС. Ход реакций и чистоту соединений контролировали методом ТСХ на пластинах Silufol UV-254 в системе углерод четыреххлористый – ацетон (6:1), пятна детектировали парами йода. Данные элементного анализа синтезированных веществ соответствуют вычисленным значениям. Биологические испытания синтезированных соединений проведены согласно методическим указаниям.

Результаты исследования и их обсуждение

В литературе известна реакция 4-нитрофениловых эфиров 2-замещённых никотиновых кислот с аминокислотами: ГАМК, глицин, ?-аланин, глутаминовая кислота с образованием соответствующих амидов никотиновой кислоты [3]. Для изучения реакционной способности ариловых эфиров пиридин-2-карбоновой кислоты проведены квантово-химические расчеты 4-бромфенилпиридин-2-карбоновой кислоты с использованием пакета программ GAUSSIAN 03W [6] неэмпирическим методом Хартри – Фока RHF/6-31 G(d) с полной оптимизацией геометрических параметров молекулы. Установлено, что на гетероатоме азота, кислороде карбонильной и эфирной групп имеются отрицательные заряды, соответственно: 0,038; 0,073; 0,080, а на углероде карбонильной группы положительный заряд 0,417 в единицах заряда электрона. Эти данные свидетельствуют о реакционной способности эфирной группы ариловых эфиров пиридин-2-карбоновой кислоты.

В ходе опытов было установлено, что при нагревании эфира 4-бромфенилпиридин-2-карбоновой кислоты с аминами в среде ДМФА образуются соответствующие замещённые амиды пиридин-2-карбоновой кислоты (соединения 5, 7, 8). В то же время при взаимодействии эквимолекулярных количеств хлорангидрида пиридин-2-карбоновой кислоты с фенолом или ариламином в бензоле в присутствии триэтиламина образуются соответствующие ариловые эфиры (1–4) или замещённые амиды пиридин-2-карбоновой кислоты (5–12) по схеме:

pic_85.wmf

1-4 R = С6H4Br - 4 (1), R = C6H3(NO2)2 - 2,4 (2), R = C6H3(NO2)2 - 2,6 (3), R = C6H4NO2 - 4 (4),

5-12 R = С6Н3 Cl2 - 2,4 (5), R = C6H3(NO2)2 - 2,4 (6), R = С6Н4Br - 4 (7), R = С6Н4CI - 4 (8),

R = С6Н4I - 4 (9), R = C6H4NO2 - 2 (10), R = C6H4NO2 - 3 (11), R = C6H4NO2 - 4 (12).

Полученные соединения (1–12) – это белые кристаллические вещества, нерастворимые в воде и растворимые при нагревании в органических растворителях: диоксане, ДМФА.

Общая методика получения ариловых эфиров пиридин2-карбоновой кислоты (1–4)

К 1,23 г (0,01 моль) пиридин-2-карбоновой (пиколиновой) кислоты прибавляют 20–30 мл тионилхлорида и кипятят на водяной бане 1 час. Избыток тионилхлорида отгоняют при пониженном давлении. Остаток растворяют в 20 мл бензола и прибавляют (0,01 моль) соответствующего фенола, растворенного в 40–50 мл бензола и 0,01 моль триэтиламина. Реакционную массу нагревают на водяной бане в течение 1 часа. Бензол и летучие продукты отгоняют с водяным паром. Остаток обрабатывают 10 % раствором гидрокарбоната натрия, отфильтровывают и перекристаллизовывают соединения из диоксана. Выходы продуктов реакций составляют 71–89 %.

Таблица 1

Характеристики ариловых эфиров (1-4) и замещенных амидов (5-12) пиридин-2-карбоновой кислоты

Соединение

R

Брутто-формула

Тпл, °С

Выход, % метод А

Выход, % метод Б

Rf*

1

С6H4Br - 4

С12Н8BrNO2

237-240

89

 

0,56

2

C6H3(NO2)2 - 2,4

C12H8N3O6

145-146

82

 

0,36

3

C6H3(NO2)2 - 2,6

C12H8N3O6

212-215

79

 

0,39

4

C6H4NO2 - 4

C12H9N2O4

130-131

71

 

0,45

5

С6Н3 Cl2 - 2,4

C12H8Cl2N2O

144-145

82

76

0,62

6

C6H3(NO2)2 - 2,4

C12H8N4O5

162-163

77

 

0,12

7

С6Н4Br - 4

С12Н9 BrN2O

135-137

80

74

0,64

8

С6Н4Cl - 4

С12Н9CINO2

134-135

74

70

0,57

9

С6Н4I - 4

C12H9JN2O

148-150

74

 

0,65

10

C6H4NO2 - 2

C12H9N3O3

152-153

77

 

0,60

11

C6H4NO2 - 3

C12H9N3O3

158-160

79

 

0,36

12

C6H4NO2 - 4

C12H9N3O3

251-252

83

 

0,41

Примечание. * – в системе углерод четыреххлористый – ацетон (6:1).

Общая методика получения амидов пиридин-2-карбоновой кислоты (5–12). Метод А

К 1,23 г (0,01 моль) пиридин-2-карбоновой кислоты прибавляют 20–30 мл тионилхлорида и нагревают на водяной бане 3 часа. Избыток тионилхлорида отгоняют в вакууме. К охлажденной реакционной массе прибавляют 0,01 моль соответствующего амина, растворенного в 40–50 мл бензола и 3–4 мл триэтиламина. Реакционную массу нагревают на водяной бане в течение 1 часа. Бензол и летучие продукты отгоняют с водяным паром. Остаток обрабатывают 10 % раствором NaHCO3, отфильтровывают и перекристаллизовывают соединения из диоксана. Выходы продуктов реакций составляют 74–83 %.

Общая методика получения амидов пиридин-2-карбоновой кислоты (5, 7, 8). Метод Б

К 2,8 г (0,01 моль) 4-бромфенилового эфира пиридин-2-карбоновой кислоты прибавляют (0,01 моль) ариламина, 5 мл ДМФА и нагревают при температуре 150 °С в течение 3 часов. К охлажденной реакционной массе прибавляют 50 мл воды. Остаток отфильтровывают и перекристаллизовывают из диоксана. Выход продуктов реакции составляет 70–76 %. Смешанная проба плавления полученных соединений c аналогичными веществами полученными по методу А не дала депрессии температуры плавления.

Структура полученных соединений 1–12 подтверждена данными ЯМР 1Н-спектрометрии. В спектрах ЯМР1Н соединений 5–12 имеются характерные сигналы протонов ?, м.д.: 10,33–12,22 (1 H, с., NHамид,), группа линий ароматических и гетероциклических протонов в области 7,92–8,36.

Биологические исследования

В структуре некоторых противомикробных лекарственных средств [2] имеются нитрогруппы или галогены, поэтому целенаправленным синтезом нами были получены целевые продукты, в которых есть эти фармакофорные фрагменты.

Испытания синтезированных соединений проведены согласно методическим указаниям «Руководства по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» [5]. Анализ результатов биологических испытаний апробированных соединений проведен в сравнении с литературными данными по активности препаратов-эталонов: этакридином и диоксидином [4].

Противомикробная активность полученных эфиров и амидов определена методом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде по отношению к тест-штаммам S.aureus ATTC 6538-P и E. coli ATCC 25922. Исходная концентрация исследуемых соединений – 1000 мкг/мл. Микробная нагрузка составила 250000 микробных тел/мл. Учет результатов проводился через 18–20 ч термостатирования при 37 °C. Для всех исследуемых соединений определяли минимальную подавляющую концентрацию (МПК), при которой происходит подавление роста соответствующего микроорганизма. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таблица 2

Противомикробная активность ариловых эфиров (1-4) и замещённых амидов (5-12) пиридин-2-карбоновой кислоты

Соединение

R

Минимальная подавляющая концентрация (МПК), мкг/мл

S. aureus

E. coli

1

С6H4Br - 4

250

500

2

C6H3(NO2)2 - 2,4

500

500

3

C6H3(NO2)2 - 2,6

250

500

4

C6H4NO2 - 4

500

250

5

С6Н3 Cl2 - 2,4

500

1000

6

C6H3(NO2)2 - 2,4

250

250

7

С6Н4Br - 4

250

500

8

С6Н4Cl - 4

500

1000

9

С6Н4I - 4

1000

1000

10

C6H4NO2 - 2

1000

не активн.

11

C6H4NO2 - 3

1000

1000

12

C6H4NO2 - 4

250

500

Этакридин

2000

500

Диоксидин [7]

62,5-1000

3,9-62,5

Большинство изученных соединений в опытах показали слабую противомикробную активность, их МПК составляет 250–1000 мкг/мл, что соответствует таковой этакридина. Соединение 6 проявляет активность в отношении обеих культур при МПК равной 250 мкг/мл, что соответствует действию диоксидина на золотистый стафилококк, но уступает влиянию на кишечную палочку.

Таким образом, на основании проведенных исследований следует, что поиск биологически активных соединений в рядах эфиров и амидов пиридин-2-карбоновой кислоты является перспективным.

Выводы

  1. В ходе проведенного исследования установлено, что при нагревании хлорангидрида пиридин-2-карбоновой кислоты с фенолом или ариламином с хорошими выходами образуются соответствующие ариловые эфиры или амиды пиридин-2-карбоновой кислоты.
  2. Данные расчетов показывают, что ариловые эфиры пиридин-2-карбоновой кислоты проявляют реакционную способность при взаимодействии с ариламинами.
  3. Индивидуальность полученных соединений установлена с помощью ТСХ, а химическая структура – спектральными данными.
  4. Противомикробная активность синтезированных соединений зависит от заместителей в ароматическом кольце амидной группы.

Рецензенты:

Хомов Ю.А., д.фарм.н., профессор кафедры фармацевтической химии ФДПО и ФЗО, ГБОУ ВПО ПГФА Министерства здравоохранения России, г. Пермь;

Михайловский А.Г., д.фарм.н., профессор кафедры общей и органической химии, ГБОУ ВПО ПГФА Министерства здравоохранения Россия, г. Пермь.

Работа поступила в редакцию 01.10.2014.


Библиографическая ссылка

Бояршинов В.Д., Михалев А.И., Ухов С.В., Новикова В.В., Данилов Ю.Л. СИНТЕЗ И ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ЭФИРОВ И АМИДОВ ПИРИДИН-2-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-1. – С. 105-109;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35486 (дата обращения: 22.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074