Синтез и противомикробная активность гидразонов акридона
Производные
9-аминоакридина являются одним из наиболее изученных классов гетероциклических
соединений с точки зрения их биологической активности. К этому классу относятся
антисептик риванол, противомалярийный препарат акрихин, противоопухолевые
агенты амсакрин и нитракрин. Для бис-акридинилгидразидов показана
противовирусная активность. Многие аминоакридины обладают значительным
противомикробным потенциалом.
В связи с этим целью
работы был ресинтез семи N,N-диалкиламиноацетилгидразонов акридона, отработка метода получения новых, ранее не описанных
акридинилгидразонов N,N-диалкилгамма-аминомасляной кислоты и изучение их
противобактериальной активности.
Описаный в
литературе способ получения 9-хлоракридина, в основе которого лежит
циклизация N-фенилантраниловой
кислоты под действием 8-кратного избытка хлорокиси фосфора при кипячении,
имеет ряд серьезных недостатков, таких как образование большого количества
смолистых примесей и неутилизируемых отходов и сильная экзотермичность
реакции, делающая крупномасштабные наработки (более 150 г) 9-хлоракридина
опасными. При этом, согласно литературе, выходы составляют 65 – 75 %.
Нами был разработан
более удобный и безопасный способ получения 9-хлоракридина, основными
достоинствами которого являются повышение выхода, считая на N-фенилантраниловую кислоту, и уменьшение смолообразования.
На первой стадии из N-фенилантраниловой кислоты получают акридон с выходом 90 – 95 %. Следует отметить, что, независимо от степени
чистоты N-фенилантраниловой кислоты, акридон получается
хроматографически чистым непосредственно из синтеза и последующая его трансформация
в 9-хлоракридин проходит без образования побочных продуктов.
9-Хлоракридин получают на второй стадии (дезоксихлорировании), которую
проводят твердофазным методом – спеканием тонкорастертой смеси акридона с
расчетным количеством пентахлорида фосфора при 110 – 130 oC в
течение 2 часов. Полученный после охлаждения твердый конгломерат растирают в
тонкий порошок в шаровой мельнице, который затем с помощью механической
мешалки перемешивают с концентрированным
раствором аммиака. Последующие фильтрование, промывка, высушивание и
экстракция сухого остатка хлороформом приводят к 9-хлоракридину с выходом 65 –
75 %. Сухой остаток после
экстракции четыреххлористым углеродом представляет собой чистый акридон
(получается с выходом 25 – 32 %), который может быть повторно использован. Таким
образом, общий выход 9-хлоракридина в расчете на N-фенилантраниловую кислоту
составляет 83 – 89 %.
Синтез 9-метоксиакридина проводится кипячением в
смеси 60 %-го водного раствора гидроксида калия и
метанола в течение 8 ч. Избыток метанола удаляют, реакционную массу
разлагают водой, фильтруют с последующей промывкой осадка водой, высушивают и
перекристаллизовывают сырой продукт из петролейного эфира. В качестве побочного
продукта с выходами 10 – 15 % образуется акридон, который может быть
повторно использован для получения 9-хлоракридина. Таким образом при
незначительном снижении выходов (75 – 80 %)
достигается снижение стоимости и повышение безопасности.
Обработка ранее полученных эфиров N,N-диалкилированого глицина действием гидразингидрата в метаноле приводила к
гидразидам с хорошими выходами.
Обработкой g-бутиролактона тионилхлоридом в присутствии хлористого
цинка с последующим метанолизом хлорангидрида получали метиловый эфир. Замена
галогена по Финкельштейну приводила к иодоэфиру, обработкой которого избытком вторичного
амина с последующим гидразинолизом аминоэфира получали гидразид. Замещение
атома хлора в хлорэфире на диэтиламиногруппу приводило к смеси продуктов, в
которой доминирующим по данным ТСХ был амид.
Чистоту гидразидов контролировали методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254; строение – данными ИК-спектроскопии и
масс-спектрометрии.
В масс-спектрах гидразидов имеются пики молекулярных
ионов низкой интенсивности. Наиболее характерным расщеплением молекулярного
иона является разрыв b-связи аминоацильного остатка и
связи N–N гидразина.
В ИК-спектрах
гидразидов по сравнению со спектрами эфиров отсутствует полоса при 1730 – 1735
см-1 (карбонильная группа сложного эфира), но появляется полоса при 1650 см-1 (карбонильная
группа гидразида). В области 3200 –
3450 см-1 (с максимумом при 3350 – 3370 см-1)
появляется интенсивная широкая полоса с “плечами”, соответствующая валентным
колебаниям связей N–H различной степени и вида
ассоциации.
Гидразоны акридона получали
действием 9-метоксиакридина на гидразиды в кипящем метаноле. Следует
отметить, что продукты 8 и 9 были получены с
умеренными выходами в связи с хорошей растворимостью в большинстве органических
растворителей и, как следствие, заметными потерями веществ при получении и
очистке.
В
масс-спектрах гидразонов акридона
имеются пики молекулярных ионов низкой
интенсивности. Наиболее характерным расщеплением молекулярного иона является
разрыв b-связи аминоацильного остатка и связи N–N гидразина.
В
ИК спектрах акридинилированных продуктов в области 3200 – 3450 см-1
наблюдаются две полосы: узкая интенсивная полоса при 3410 – 3420 см-1
и широкая сложная полоса с несколькими “плечами” при 3150 – 3300 см-1.
Эти полосы соответствуют колебаниям внутри- и межмолекулярно ассоциированных N–H связей. Кроме того, в спектре наблюдаются полосы при
1460 – 1465 см-1, 1540 – 1555 см-1 и 1600 – 1610 см-1,
характерные для колебаний ароматических и гетероароматических систем, а
также полоса, соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы 1655
– 1675 см-1).
В спектрах 1H-ЯМР конечных продуктов наблюдаются резонансные сигналы протонов
“ароматической ” и “алифатической” частей молекулы, соотношение интегральных
интенсивностей которых соответствует расчетному.
Противомикробная
активность была изучена сотрудником Киевского института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного
к.б.н. Тимошок Н.М.
Основным показателем противобактериальной
активности препаратов была бактериостатическое
действие относительно Staphylococcus aureus 209p. Известно, что штамм Staphylococcus aureus 209p чувствителен к антибиотикам. Кроме того, в литературе имеются данные, согласно которых такое
производное акридина как Акридиновый желтый обладает
выраженной противомикробной активностью относительно этого штамма.
Из приведенных данных
следует, что гидразоны акридона способны
ингибировать рост бактерий и проявлять бактериостатическую активность в низких
концентрациях, почти в 100 раз меньших, чем препарат сравнения Акридиновый желтый.
Наиболее активными бактерицидными препаратами являются соединения с морфолином
и пирролидином в качестве третичного амина, а наименее активное соединение – с
фрагментом пиперидина.
Таким образом, причинно-следственная связь между
структурой гидразонов акридона и их способностью ингибировать размножение микроорганизмов
заключается в способности этих соединений интеркалировать в ДНК микроорганизмов,
следствием чего является ингибирование репликации и транскрипции, без которых размножение
микроорганизмов невозможно.
ВЫВОДЫ:
В результате проделанной работы:
1. Осуществлен ресинтез семи N,N-диалкиламиноацетилгидразонов
акридона и показано, что они являются высокоэффективными противобактериальными
препаратами с бактериостатическими концентрациями в диапазоне 3.1 – 12.5
мкг/мл, что почти в 100 раз ниже, чем у препарата сравнения Акридинового желтого
(400 мкг/мл).
2. Отработан метод получения
акридинилгидразонов N,N-диалкилгамма-аминомасляной
кислоты. Синтезировано два неописанных ранее соединения и доказана их структура
набором спектральных методов.
3. Показано, что
способность веществ ингибировать вирусную репродукцию кореллирует с их
противобактериальным действием.