Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения бис-аддукта имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером и его применение в качестве средства с цитотоксической активностью

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза соединений с биологической активностью, конкретно, к способу получения бис-аддукта имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) на основе каталитической реакции конденсации 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалина с N,N,N',N'-тетраметилметандиамином и имидо-амином метилового эфира малеопимаровой кислоты (МЭМПК). Соединение (1) in vitro проявляет цитотоксический эффект в отношении клеточных линий аденокарциномы толстого кишечника (HTC-116), нейробластомы человека (SH-SY5Y), карциномы молочной железы (MCF-7), аденокарциномы легкого (A549), Т-клеточного лейкоза (Jurkat), моноцитарной лейкемии человека (THP-1) и может быть использовано в качестве цитотоксического средства.

Известен способ получения [M.P. Bei, A.P. Yuvchenko, N.V. Puchkova, Russ. J. Gen. Chem., 2015, 85, 1034] диимид-дикислот (2) взаимодействием малеопимаровой кислоты с пара- или мета-фенилендиаминами при кипячении в течение 8 часов в дихлорбензоле.

Известный способ не позволяет получать бис-аддукт имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1).

Известен способ получения [Rakhimova, E.B.; Kirsanov, V.Yu.; Tret'yakova, E.V.; Khalilov, L.M.; Ibragimov, А.G.; Dzhemileva, L.U.; D'yakonov, V.A.; Dzhemilev, U.M. RSC Advances 2020, 10, 36, 21039] димерных гексаазапергидродибензотетраценов (3) циклоконденсацией аминопроизводных МЭМПК с формальдегидом и тетраазапергидротетраценом в присутствии в качестве катализатора цеолита Ymmm в Н-форме.

Известный способ не позволяет получать бис-аддукт имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1).

Известен способ получения [Rakhimova, E.B.; Kirsanov, V.Yu.; Meshcheryakova, E.S.; Khalilov, L.M.; Kutepov, B.I.; Ibragimov, A.G.; Dzhemilev, U.M. Tetrahedron 2017, 73, 6880] диалкилзамещенных (4) и дициклоалкилзамещенных (5) 4,9-диметил-2,3а,5а,7,8а,10а-гексаазапергидропиренов межмолекулярной гетероциклизацией N,N-бис(метоксиметил)-N-алкиламинов или рециклизацией 1,3,5-трициклоалкил-1,3,5-триазинанов с 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалином под действием катализаторов на основе солей d- и f-элементов.

Известный способ не позволяет получать бис-аддукт имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1).

Известен способ получения [Rakhimova, E.B.; Kirsanov, V.Yu.; Ibragimov, A.G.; Dzhemilev, U.M. Russ. J. Org. Chem. 2018, 54, 1085] диарилзамещенных 4,9-диметил-2,3а,5а,7,8а,10а-гексаазапергидропиренов (6) циклоконденсацией ариламинов с формальдегидом и 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалином в присутствии катализатора на основе Yb (III).

Известный способ не позволяет получать бис-аддукт имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1).

Известна [Elena V. Tretyakova, Irina E. Smirnova, Oxana B. Kazakova, Genrikh A. Tolstikov, Nadejda P. Yavorskaya, Irina S. Golubeva, Rujena B. Pugacheva, Galina N. Apryshko, Vladimir V. Poroikov. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2014, 22, 6481] противоопухолевая активность in vitro соединения (7).

Известна [Elena V. Tretyakova, Irina E. Smirnova, Elena V. Salimova, Victor N. Odinokov. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2015, 23, 6543] высокая активность соединения (8) в отношении вируса папилломы человека (штамм HPV-11).

Известна [Е.В. Третьякова, Е.В. Салимова, Л.В. Парфенова. Биоорганическая химия, 2018, 44, 5, 554] умеренная противоопухолевая активность in vitro цианэтильного производного метилового эфира малеопимаровой кислоты (9) по отношению к клеткам рака предстательной железы (PC-3).

Синтезы указанных соединений или многостадийны или базируются на использовании дорогостоящих исходных реагентов.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о способе получения бис-аддукта имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) и его биологических свойствах.

Предлагается новый способ получения бис-аддукта имидо-амина метилового эфира малеопимаровой кислоты с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) в одну препаративную стадию из доступных исходных реагентов. Соединение формулы (1) может быть использовано в качестве средства с цитотоксической активностью.

Сущность способа заключается во взаимодействии 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалина с N,N,N',N'-тетраметилметандиамином и имидо-амином МЭМПК в присутствии катализатора NiCl₂⋅6H₂O, взятых в мольном соотношении 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалин : N,N,N',N'-тетраметилметандиамин : имидо-амин МЭМПК : NiCl₂⋅6H₂O = 1 : 4 : 2 : (0.03-0.07), предпочтительно 1 : 4 : 2 : 0.05. Реакционную смесь перемешивают 2.5-3.5 ч при температуре ~ 20°С и атмосферном давлении в среде CH₃OH-H₂O. Выход бис-аддукта имидо-амина МЭМПК с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) составляет 14-24%. Реакция протекает по схеме:

Имидо-амин МЭМПК получают по методике, описанной в работе [H. Wang, H. Wang, G. Zhou, Polym. Int., 2011, 60, 557]. 2,6-Диметил-1,4,5,8-тетраазадекалин получают способом, описанным в работе [R. Mullera, W. Philipsborna, L. Schleiferh, P. Aped, B. Fuchs, Tetrahedron, 1991, 47, 1013]. Бис-аддукт имидо-амина МЭМПК с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) образуется только лишь с участием 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалина, тетраметилметандиамина и имидо-амина МЭМПК, взятых в мольном соотношении 1 : 4 : 2 (стехиометрические количества). При другом соотношении исходных реагентов снижается выход целевого продукта (1). Без катализатора реакция не проходит. Проведение указанной реакции в присутствии катализатора NiCl₂⋅6H₂O больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора NiCl₂⋅6H₂O менее 3 мол. % снижает выход (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при температуре 20 ^оС. При температуре выше 20°С (например, 60°С) увеличиваются энергозатраты, а при температуре ниже 20°С (например, при 0°С) снижается скорость реакции. Опыты проводили в среде CH₃OH-H₂O, т.к. в них хорошо растворяются исходные соединения.

Цитотоксичность соединения (1) оценивали на линиях раковых клеток (HTC-116, SH-SY5Y, MCF-7, A549, Jurkat, THP-1, HepG2) и условно нормальных клетках человека (HEK293) методом МТТ теста (колориметрический тест для оценки метаболической активности клеток). Клетки инкубировали в присутствии соединения (1) в течение 48 ч. Контролем служил 5-фторурацил. Как видно из таблицы 1, соединение (1) ингибирует жизнеспособность раковых клеток при значениях IC₅₀ от 37 до 73 мкМ в зависимости от тестируемой клеточной линии и проявляет умеренное цитотоксическое действие.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов 1,6,7,12-тетраазапергидротетрацена, формальдегида и аминопроизводных МЭМПК в присутствии в качестве катализатора цеолита Ymmm в Н-форме.

В предлагаемом способе реакция идет с участием в качестве исходных реагентов 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалина, тетраметилметандиамина и имидо-амина МЭМПК в присутствии катализатора NiCl₂⋅6H₂O. В отличие от известного, предлагаемый способ позволяет получить бис-аддукт имидо-амина МЭМПК с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером (1) с цитотоксической активностью.

Способ поясняется примерами:

ПРИМЕР 1. В круглодонную колбу, установленную на магнитной мешалке, при комнатной температуре ~20°С помещают 0.17 г (1 ммоль) 2,6-диметил-1,4,5,8-тетраазадекалина в 5 мл H₂O, 0.41 г (4.00 ммоль) тетраметилметандиамина и 0.012 г (0.05 ммоль) катализатора NiCl₂⋅6H₂O, затем добавляют 0.43 г (2.00 ммоль) имидо-амина МЭМПК в 10 мл MeOH. Реакционную смесь перемешивают 3 ч при комнатной температуре. Образующийся осадок отфильтровывают, дважды промывают метанолом (2x5 мл) и получают индивидуальный бис-аддукт имидо-амина МЭМПК с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером, а именно диметил-N',N''-[4,9-диметилоктагидро-1H,6H-2,3a,5a,7,8a,10a-гексаазапирен-2,7-диилбис(этан-N',N''-диил)]бис(13'-изопропил-4',10'-диметил-23',24'-диоксогексадекагидро-8',12'-этенонафто[2,1-е]изоиндол-4'-карбоксилат) с выходом 21%.

Примеры 2-5, подтверждающие способ, выполнены аналогично пр. 1 и приведены в табл. 2.

Все опыты проводили в среде CH₃OH-H₂O

при комнатной температуре (~20°С).

Спектральные характеристики бис-аддукта имидо-амина МЭМПК с диметил-гексаазапергидропиреновым спейсером:

Спектр ЯМР¹ H, δ, м.д. (J, Гц): 0.58 с (6H, CH₃, Н-20′,20′′), 0.89-0.98 м (2H, CH₂, H_ax-1′,1′′; 12H, CH₃, Н-16′,16′′,17′,17′′; 6H, CH₃, Н-11,12), 1.15 с (6H, CH₃, Н-19′,19′′), 1.16-1.79 м (20Н, CH₂, H_eq-1′,1′′, H_ax,eq-2′,2′′,3′,3′′,6′,6′′,11′,11′′, H_ax-7′,7′′; 4Н, CH, Н-5′,5′′,9′,9′′), 1.82-1.97 м (2H, CH₂, Н_а-5,10), 2.10-2.19 м (2H, CH, H-15′,15′′), 2.30-2.42 м (6H, CH₂, H_b-5,10, H-26′,26′′; 6H, CH, H-22′,22′′, H-4,9, H-10b,10c), 2.50 д (2H, CH₂, H_eq-7′,7′′, ²J = 13), 2.73-2.78 м (2H, CH, H-21′,21′′), 2.88-3.05 м (2H, CH, H-12′,12′′, 4Н, CH₂, H_a-1,3,6,8), 3.41-3.48 м (4H, CH₂, H-27′,27′′), 3.51-3.58 м (2Н, CH₂, H_b-1,6), 3.67 с (6H, OCH₃, H-25′,25′′), 3.92-3.98 м (2Н, CH₂, H_b-3,8), 5.37 с (2Н, CH, Н-14′,14′′).

Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 15.63 (С-20′,20′′), 16.75 (С-11,12, С-19′,19′′), 17.04 (С-2′,2′′), 20.09 (С-16′,16′), 20.71 (С-17′,17′′), 21.78 (С-6′,6′′), 27.60 (С-11′,11′′), 32.65 (С-15′,15′′), 35.32 (С-7′,7′′), 35.57 (С-12′,12′′), 36.56 (С-27′,27′′), 36.69 (С-3′,3′′), 37.67 (С-10′,10′′), 38.16 (С-1′,1′′), 40.65 (С-8′,8′′), 45.01 (С-21′,21′′), 47.16 (С-4′,4′′), 49.53 (С-5′,5′′), 49.61 (С-26′,26′′), 51.06 (С-4,9), 51.95 (С-22′,22′′), 52.36 (С-25′,25′′), 54.15 (С-9′,9′′), 55.98 (С-5,10), 70.16 (С-3,8), 73.50 (С-1,6), 82.63 (C-10b,10c), 124.38 (C-14′,14′′), 146.95 (C-13′,13′′), 177.55 (C-24′,24′′), 178.65 (C-23′,23′′), 179.24 (C-18′,18′′).

MALDI TOF/TOF: m/z (%) = 1129.718 [M-H]⁺ (100) и 1169.917 [M+K]⁺ (100).

Спектры ЯМР (¹Н, ¹³С) сняты на спектрометре Bruker Avance 500 (125.78 МГц для ядер ¹³С и 500.17 МГц для ядер ¹Н) по стандартным методикам фирмы Bruker, внутренний стандарт Me₄Si, растворитель - CDCl₃. Масс спектры получены на приборе MALDI TOF/TOF AUTOFLEX III фирмы Bruker.