Производные 1Н-пиразоло[3,4-d]пиримидина и способ их получения

Изобретение относится к области органической и медицинской химии, а именно: к способу получения соединений класса гетероциклических систем - производных 1H-пиразоло[3,4-d]пиримидина общей формулы I, которые могут быть использованы для синтеза новых гетероциклических соединений и в медицине в качестве потенциального противомикробного средства.

, где:

R= СН₃, R¹=C(O)NH₂ (Ia - 4-хлоро-6-(метилтио)-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксамид);

R= СН₃, R¹=C(NH)NH₂ (Iб - 4-хлоро-6-(метилтио)-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксимидамид);

R= нафтилметил, R¹=C(O)NH₂ (Iв - 4-хлоро-6-[(1-нафтилметил)тио]-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксамид);

R= нафтилметил, R¹=C(NH)NH₂ (Iг - 4-хлоро-6-[(1-нафтилметил)тио]-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксимидамид).

Описан 4-хлор-6-метилмеркаптопиразоло[3,4-d] пиримидина VII, который получают путем последовательных превращений, исходным соединением для синтеза которого является этоксиметиленмалононитрил II [Eur. Journal of Med. Chem., 38(2003), 525-532]. Этоксиметиленмалононитрил II циклизуется при обработке гидразингидратом, при этом полученный 3-амино-4-цианопиразол III превращают в 3-амино-4-пиразолокарбоксамид гидросульфат в результате гидролиза нитрильной группы в присутствии 95% серной кислоты. Продукт гидролиза (5-аминопиразоло-4-карбоксамид IV) взаимодействует с тиомочевиной с 70% выходом, при этом был получен пиразолопиримидин V. Далее проводят S-алкилирование йодистым метилом с количественным выходом. Имеющуюся в молекуле приведенного соединения VI гидроксигруппу хлорируют в присутствии хлорокисифосфора.

В соответствии с данными литературных источников (Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 21, 2011, 5928-5933) соответствующий пиразолопиримидин XII получают из замещенного пиразола, который в свою очередь получают из 2-(фенилэтил)гидразина VIII (R₁ =Н) или 2-(фенилпропил) гидразина (R₁ =СН₃) путем взаимодействия с этил(этоксиметилен)цианоацетатом. Далее пиразол X обрабатывают бензоилизоцианатом и кипятят в безводном тетрагидрофуране в течение 12 ч. Конденсированный пиразоло[3.4-d]пиримидин XI алкилируют по атому серы.

Пиразоло[3.4-d]пиримидины XVI могут быть получены из замещенных тиопиримидинов XII с последующим взаимодействием полученного кетона XV гидразингидратом в присутствии тетрагидрофурана [Organic Letters, 2008, V.10, №12, 2497-2500].

Из патентной и научно-технической литературы не выявлены ни способы получения новых, заявляемых авторами соединений, ни сама структура.

Задачей, предлагаемой группы изобретений является создание новых неописанных в литературе соединений - производных 1H-пиразоло[3,4-d]пиримидина (I).

Техническими результатами, на решение которых направлена группа изобретений, являются получение новых гетероциклических соединений формулы I, которые могут быть использованы в качестве исходных продуктов для синтеза новых гетероциклических систем и в медицине, например, в качестве антимикробного средства; разработка простого способа их получения с высоким выходом продукта.

Поставленная задача осуществляется путем взаимодействия 4,6-дихлор-2-S-(замещенного)пиримидина-5-карбальдегида (XVII, XVIII), растворенного в тетрагидрофуране (THF) с добавлением расчетного количества производного гидразина (XIX, XX) и триэтиламина (TEA) в мольном соотношении 1:1:2, смесь перемешивают на магнитной мешалке в течение 12 часов при комнатной температуре. Полученный осадок заливают водой и перемешивают при комнатной температуре в течение 3 часов. Перерожденный осадок фильтруют по схеме:

Способ получения производных 1H-пиразоло[3,4-d]пиримидина (I а-г) изучен и проведен в лабораторных условиях на стандартном товарном сырье.

Данные элементного анализа, выход продукта реакции, температура плавления и величина R_f приведены в табл. 1, спектральные характеристики полученного соединения приведены в табл. 2.

Пример 1. Получение 4-хлоро-6-(метилтио)-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксамида (Iа).

В плоскодонную колбу емкостью 50 мл загружают 5,0 г (0,0224 моль) 4,6-дихлор-2-(метилтио)пиримидин-5-карбальдегида и 30 мл тетрагидрофурана, а затем добавляют 2,5 г (0,0224 моль) гидразинкарбоксамида гидрохлорида и 6,2 мл триэтиламина (0,0448 ммоль).

Реакционную смесь перемешивают в течение 12 часов при комнатной температуре, выпадает осадок белого цвета. Реакционную массу заливают 30 мл воды и перемешивают в течение 3 часов. В ходе перемешивания происходит перерождение осадка. В результате выпадает осадок светло-желтого цвета. Смесь отфильтровывают и промывают небольшими порциями воды очищенной.

Выделенный продукт серого цвета составляет 3,0 г, 55% от теоретического из расчета на 4,6-дихлор-2-(метилтио)пиримидин-5-карбальдегида. Температура плавления 212-214°С. Хроматографическая однородность целевого продукта подтверждалась хроматографированием раствора его в системе метанол: дихлорметан (1:10), R_f = 0,178. Состав синтезированного соединения подтвержден элементным анализом. Брутто-формула: C₇H₆ClN₅OS. Найдено %: С - 34,47, Н - 2,45, Cl - 14,6, N - 28,79, О - 6,57, S - 13,12. Вычислено %: С - 34,50, Н - 2,48, Cl - 14,55, N - 28,74, О - 6,57, S - 13,16.

Строение синтезированного вещества было доказано физико-химическими методами идентификации органических соединений: ЯМР ¹Н и масс-спектрометрией.

В спектре ЯМР ¹Н полученного соединения в ДМСО-d6 присутствуют сигналы протонов метальной группы (δ 2.56 с) и сигналы протона пиразольного кольца δ 10.75 с. Также строение полученного вещества было доказано с помощью масс-спектрометрии. Рассчитанная молекулярная масса полностью совпала с экспериментально полученной (М⁺=244.09).

Пример 2. Получение 4-хлоро-6-(метилтио)-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксимидамида (Iб).

В плоскодонную колбу емкостью 50 мл загружают 5,0 г (0,0224 моль) 4,6-дихлор-2-(метилтио)пиримидин-5-карбальдегида и 30 мл тетрагидрофурана, а затем добавляют 3,86 г (0,0224 моль) гидразинкарбоксимидамида сернокислого и 6,2 мл триэтиламина (0,0448 ммоль).

Реакционную смесь перемешивают в течение 12 часов при комнатной температуре, выпадает осадок белого цвета. Реакционную массу заливают 30 мл воды и перемешивают в течение 3 часов. В ходе перемешивания происходит перерождение осадка. В результате выпадает осадок бежевого цвета. Смесь отфильтровывают и промывают небольшими порциями воды очищенной.

Выделенный продукт серого цвета составляет 2,18 г, 40% от теоретического из расчета на 4,6-дихлор-2-(метилтио)пиримидин-5-карбальдегида. Температура разложения 165-166°С. Хроматографическая однородность целевого продукта подтверждалась хроматографированием раствора его в системе метанол: дихлорметан (1:10). R_f = 0,526. Состав синтезированного соединения подтвержден элементным анализом. Брутто-формула: C₇H₇ClN₆S. Найдено %: С - 34,60, Н - 2,93, Cl - 14,63, N - 34,61, S - 13,23. Вычислено %: С - 34,64, Н - 2,91, Cl - 14,61, N - 34,63, S - 13,21.

Строение синтезированного вещества было доказано физико-химическими методами идентификации органических соединений: ЯМР ¹Н и масс-спектрометрией.

В спектре ЯМР ¹Н полученного соединения в ДМСО-d6 присутствуют сигналы протонов метальной группы (δ 2.57 с) и сигналы протона пиразольного кольца δ 8.21 с. Также строение полученного вещества было доказано с помощью масс-спектрометрии. Рассчитанная молекулярная масса полностью совпала с экспериментально полученной (М⁺=243.12).

Пример 3. Получение 4-хлоро-6-[(1-нафтилметил)тио]-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксамида (1в).

В плоскодонную колбу емкостью 50 мл загружают 5,0 г (0,0143 моль) 4,6-дихлор-2-[(1-нафтилметил)тио]пиримидин-5-карбальдегида и 30 мл тетрагидрофурана, а затем добавляют 1,60 г (0,0143 моль) гидразинкарбоксамида гидрохлорида и 3,98 мл триэтиламина (0,0286 ммоль).

Реакционную смесь перемешивают в течение 12 часов при комнатной температуре, выпадает осадок белого цвета. Реакционную массу заливают 30 мл воды и перемешивают в течение 3 часов. В ходе перемешивания происходит перерождение осадка. В результате выпадает осадок серого цвета. Смесь отфильтровывают и промывают небольшими порциями воды очищенной.

Выделенный продукт серого цвета составляет 2,97 г, 56% от теоретического из расчета на 4,6-дихлор-2-[(1-нафтилметил)тио]пиримидин-5-карбальдегида. Температура плавления 121-123°С. Хроматографическая однородность целевого продукта подтверждалась хроматографированием раствора его в системе метанол: дихлорметан (1:10). R_f = 0,318. Состав синтезированного соединения подтвержден элементным анализом. Брутто-формула: C₁₇H₁₂ClN₅OS. Найдено %: С - 55,18, Н - 3,29, Cl - 9,6, N - 18,95, О - 4,28, S - 8,7. Вычислено %: С - 55,21, Н - 3,27, Cl - 9,59, N - 18,94, О - 4,33, S - 8,67.

Строение синтезированного вещества было доказано физико-химическими методами идентификации органических соединений: ЯМР ¹Н и масс-спектрометрией.

В спектре ЯМР ¹Н полученного соединения в ДМСО-d6 присутствуют сигналы протонов метиленовой группы (δ 4.62 с), сигналы протонов нафталинового кольца: δ 6.86-6.87 д (1Н, Н_аром.), 7.43-7.53 м (2Н, Н_аром.), 7.64-7.72 м (3Н, Н_аром.), 7.98-8.0 м (1Н, Н_аром.) и сигнал протона пиразольного кольца (δ 10.77 с). Также строение полученного вещества было доказано с помощью масс-спектрометрии. Рассчитанная молекулярная масса полностью совпала с экспериментально полученной (М⁺=370.23).

Пример 4. Получение 4-хлоро-6-[(1-нафтилметил)тио]-1H-пиразоло[3,4-d]пиримидин-1-карбоксимидамида (Iг).

В плоскодонную колбу емкостью 50 мл загружают 5,0 г (0,0143 моль) 4,6-дихлор-2-[(1-нафтилметил)тио]пиримидин-5-карбальдегида и 30 мл тетрагидрофурана, а затем добавляют 2,46 г (0,0143 моль) гидразинкарбоксимидамида сернокислого и 3,98 мл триэтиламина (0,0286 ммоль).

Реакционную смесь перемешивают в течение 12 часов при комнатной температуре, выпадает осадок белого цвета. Реакционную массу заливают 30 мл воды и перемешивают в течение 3 часов. В ходе перемешивания происходит перерождение осадка. В результате выпадает осадок серого цвета. Смесь отфильтровывают и промывают небольшими порциями воды очищенной.

Выделенный продукт серого цвета составляет 3,16 г, 60% от теоретического из расчета на 4,6-дихлор-2-[(1-нафтилметил)тио]пиримидин-5-карбальдегида. Температура разложения 145-147°С. Хроматографическая однородность целевого продукта подтверждалась хроматографированием раствора его в системе метанол: дихлорметан (1:10). R_f = 0,409. Состав синтезированного соединения подтвержден элементным анализом. Брутто-формула: C₁₇H₁₃ClN₆S. Найдено %: С - 55,40, Н - 3,47, Cl - 9,64 N - 22,79, S - 8,7. Вычислено %: С - 55,36, Н - 3,55, Cl - 9,61 N - 22,78, S - 8,69.

Строение синтезированного вещества было доказано физико-химическими методами идентификации органических соединений: ЯМР ¹Н и масс-спектрометрией.

В спектре ЯМР ¹Н полученного соединения в ДМСО-d6 присутствуют сигналы протонов метиленовой группы (δ 4.82 с), сигналы протонов нафталинового кольца: δ 7.86-8.0 м (5Н, Н_аром.), 8.13-8.27 м (2Н, Н_аром.) и сигнал протона пиразольного кольца (δ 12.03 с). Также строение полученного вещества было доказано с помощью масс-спектрометрии. Рассчитанная молекулярная масса полностью совпала с экспериментально полученной (М⁺=369.08).

Пример 5. Соединение I а, б, в, г обладают противомикробной активностью. Определение минимально ингибирующих концентраций (МИК) проводили методом серийных разведений в мясопептонном бульоне в отношении тест-культур микроорганизмов Escherichia coli (штамм 1257), Candida albicans (штамм АТСС 885-635), рекомендованных Государственной Фармакопеей [Государственная Фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье / МЗ СССР - 11 изд. доп. - М: Медицина, 1989. 400 с.]. Исследуемые соединения ограниченно растворяются в воде, поэтому в качестве растворителя использовали 20% раствор ДМСО, не подавляющий роста ни одной из использованных тест-культур в условиях эксперимента. Минимальная ингибирующая концентрация соединения Iа на Е.coli и С. albicans составляет 64 и 16 мкг/мл соответственно, соединения Iб на Е.coli и С. albicans составляет 500 и 32 мкг/мл соответственно, соединения Iв на Е.coli и С. albicans составляет 125 и 16 мкг/мл соответственно, соединения Iг на Е.coli и С. albicans составляет 64 и 12,5 мкг/мл соответственно, соединения, что находится немного ниже уровня широко используемого на практике антибиотика (офлоксацин - 16 мкг/мл и стрептомицина 12,5 мкг/мл).

Полученные новые соединения - 1H-пиразоло[3,4-d]пиримидины (I а, б, в, г) могут быть использованы для синтеза новых гетероциклических соединений и в медицине в качестве потенциального антимикробного средства; разработан простой способ их синтеза.