СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ КЛАССА ПИРИМИДИНОНОВ

АННОТАЦИЯ

В статье описываются cинтез 6-метил-2,3-три (тетра-) метилен-3,4-дигидропиримидин-4-онов, их различные химические превращения и изучение биологической активности полученных соединений. Изучено конденсация 6-метил-2,3-три(тетра-, пента)метилен-3,4-дигидропиримидин-4-онов с ароматическими альдегидами. Показано, что 6-метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он реагирует с бензальдегидом, салициловым альдегидом м-, п-нитро-, и 3,4-диметокси-бензальдегидами, образуя соответствующие α-арилиденпроизводные. Взаимодействие же 6-метил-2,3-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидро-пиримидин-4-онов с ароматическими альдегидами не имеет место, что объясняется электронодонорными свойствами метиленових групп в полиметиленовой цепочке. В качестве объекта исследования выбран дезоксивазицинона, дезоксипеганина и махиназолина. Предметом исследования является условия реакций, физико-химические свойства синтезированных соединений. Установлено, что с увеличением числа метиленовых групп и их значений Rf в 6-метил-2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-онах соответственно увеличиваются и значения дипольных моментов, найденные на основе квантово-химических расчетов. Установлено, что соединения с кодами OS-XZM-40, OS-XZM-43, OS-XZM-50 и OS-XZM-60 не оказывают влияния на клетки миеломы почечно-клеточного рака. Однако было обнаружено, что соединение OS-XZM-47 оказывает примерно одинаковый эффект (выживаемость клеток 62,5%, 64,0%, 68,7% соответственно) при всех трех концентрациях (150, 250, 500 мг/мл). Было показано, что соединение OS-XZM-64 более активно против опухолей, чем вещество OS-XZM-47. Клетки рака Hela не подверглись воздействию OS-XZM-40 и OS-XZM-50 во всех концентрациях. С этой точки зрения OS-XZM-47, OS-XZM-60 и OS-XZM-64 проявили умеренную активность. Было обнаружено, что активность OS-XZM-43 зависит от концентрации.

ABSTRACT

The article describes the synthesis of 6-methyl-2,3-tri(tetra-)methylene-3,4-dihydropyrimidin-4-ones, their various chemical transformations and the study of the biological activity of the obtained compounds. The condensation of 6-methyl-2,3-tri (tetra-, penta) methylene-3,4-dihydropyrimidin-4-ones with aromatic aldehydes was studied. It was shown that 6-methyl-2,3-trimethylene-3,4-dihydropyrimidin-4-one reacts with benzaldehyde, salicylic aldehyde, m-, p-nitro-, and 3,4-dimethoxybenzaldehydes, forming the corresponding α-arylidene derivatives. The interaction of 6-methyl-2,3-tetra-, -pentamethylene-3,4-dihydro-pyrimidin-4-ones with aromatic aldehydes does not take place, which is explained by the electron-donor properties of methylene groups in the polymethylene chain. Deoxyvasicinone, deoxypeganine and machinazoline were chosen as the object of study. The subject of the study is the reaction conditions, physicochemical properties of the synthesized compounds. It was found that with an increase in the number of methylene groups and their Rf values ​​in 6-methyl-2,3-tri-, -tetra-, -pentamethylene-3,4-dihydropyrimidin-4-ones, the values ​​of dipole moments found on the basis of quantum chemical calculations also increase accordingly. Compounds with codes OS-XZM-40, OS-XZM-43, OS-XZM-50 and OS-XZM-60 were found to have no effect on renal cell myeloma cancer cells. However, compound OS-XZM-47 was found to have approximately the same effect (cell survival rate 62.5%, 64.0%, 68.7%, respectively) at all three concentrations (150, 250, 500 mg/ml). Compound OS-XZM-64 was shown to be more active against tumors than substance OS-XZM-47. Hela cancer cells were not affected by OS-XZM-40 and OS-XZM-50 at all concentrations. From this point of view, OS-XZM-47, OS-XZM-60 and OS-XZM-64 showed moderate activity. The activity of OS-XZM-43 was found to be concentration dependent.

Ключевые слова: 6-метил-2,3-три (тетра-, -пента-) метилен-3,4- дигидро пиримидин- 4- он, -хиназолин, макиназолин.

Keywords: 6-methyl-2,3-tri(tetra-,-penta-) methylene-3,4-dihydropyrimidin-4-one, -quinazoline, macinazoline.

Введение

Пиримидиновое кольцо составляет основу ДНК, нуклеотидов РНК и многих других природных соединений. Из растений были выделены трициклические хиназолиновые алкалоиды, содержащие пиримидиновое кольцо, в том числе 2,3-триметилен-3,4-дигидрохиназолин-4-он (дезоксивазицинон) и - хиназолин (дезоксипеганин), 2,3-тетраметилен-3,4-дигидрохиназолин-4-он и махиназолин. Они и их производные имеют большое значение из-за своих высоких биологических свойств [1-4].

С целью исследования синтезирование множество соединений пиримидинового и хиназолинового ряда, изучены их реакционная способность и биологическая активность, в литературе практически отсутствуют сведения о синтезе 6-метил-2,3-три(тетра-,-пента-)метилен-3,4-дигидропиримидин-4-онов, их химических свойствах и биологической активности.

Материалы и методы

6-Метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он К смеси 60 г (0,47 моль) этилового эфира аминокротоновой кислоты и 60 г (0,7 моль) бутиролактама по каплям при перемешивании добавляли 90 мл POCl₃. Реакционную смесь перемешивали в течение 4 часов механической мешалкой при нагревании на водяной бане. Затем охладили и добавили 100 мл воды. Водный раствор обрабатывали 5% раствором NaOH до достижения pH 7,5-8. Экстрагируют хлороформом (300 мл) и сушат над безводным Na₂SO₄, фильтруют и растворитель выпаривают. Оставшуюся часть разделили на фракции с помощью вакуума, а затем извлекли. Температура кипения 130-135°С (9 мм.см. выше). 6-Метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он (2) был выделен с выходом 42 г (60,3%). Система (а) Rf=0,48. Жидкость = 167-168°C. ИК-спектр: 1668 C=O. Спектр ЯМР 1H: 4,29 (2H, т., CH₂), J=7,6 Гц., 2,44 (5H, м. CH₂, 6-CH₃), 3,52 (2H, т. CH₂), J=7,6 Гц., 6,48 (1H, ц. H-5), J=7,6 Гц.

Синтез 6-метил-2,3-тетраметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она (3). В трехгорлую колбу поместили 32 г (0,248 моль) этилового эфира β-аминокротоновой кислоты и 24 г (0,243 моль) δ-валеролактама. Добавляли по каплям 50 мл ROSl3, перемешивая механической мешалкой и охлаждая на ледяной бане. Реакционную смесь нагревали на водяной бане в течение 4 часов. Смесь разбавили кубиками льда (100 мл) и перенесли в слабощелочную среду. Экстрагируют хлороформом и сушат над безводным Na₂SO₄. После испарения хлороформной части оставшийся маслянистый остаток упаривали в вакууме. Температура кипения 150-155⁰С (уровень симметрии 14 мм). При растворении полученного вещества в ацетоне и пропускании через него газообразного HCl образовался осадок. Выход 25,6 г (62%). Система (а) Rf=0,56. Жидкость = 192-194 ℃. Спектр ЯМР 1H: 3,90 (2H, т., α-CH₂), J = 6,0. 1,85-2,05 (4H, м, β-CH₂, γ-CH₂). 3,10 (2H, т, δ-CH₂), J=6,5. 6.40 (1Н, к, Н-5). 2,33 (3Н, д., 6-СН₃), J=0,2 Гц.,

Синтез 6-метил-2,3-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она (4).

Используя вышеописанный метод, из 20 г (0,155 моль) этилового эфира β-аминокротоновой кислоты и 17,5 г (0,135 моль) ε-капролактама синтезировано 18,8 г (68%) 6-метил-2,3-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она. Температура кипения 145-150 °С. (10 мм. условный уровень). Полученное вещество растворили в ацетоне и ввели газообразный HCl. Образовался белый кристаллический осадок. Система (а) Rf=0,60. Жидкость=102-105 ^oC.

Установлено, что среди синтезированных веществ имеются биологически активные вещества.

Для проведения данной работы нами вначале был синтезирован этиловый эфир аминокротоновой кислоты (1) из ацетоуксусного эфира под действием аммиака. Реакция проводилась путем добавления ацетоуксусной кислоты к концентрированному аммиаку с последующим барботированием газообразного аммиака через реакционную смесь. Полученную аминокротоновую кислоту конденсировали с этиловым эфиром пирролидона-2, получая 6-метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он (2). Реакция конденсации была изучена в присутствии различных водопоглощающих реагентов (PCl₅, POCl₃, SOCl₂), и в результате при ее проведении при нагревании в присутствии POCl₃ удалось получить соединение 2 с высоким выходом [5, 6]:

При использовании других реагентов выход соединения 2 составил 30-35%. При использовании PCl₅ в качестве конденсирующего реагента он является относительно сильным дегидратирующим реагентом, что приводит к образованию большого количества дополнительных продуктов, в то время как SOCl₂, как и в случае реакции антраниловой кислоты с лактамами, дает более низкий выход из-за его более низких конденсирующих свойств по сравнению с POCl₃.

Используя вышеуказанный метод, 6-метил-2,3-тетраметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он (3) был получен путем конденсации δ-валеролактама с этиловым эфиром -аминокротоновой кислоты (1). Реакция ε-капролактама с этиловым эфиром β-аминокротоновой кислоты привела к синтезу 6-метил-2,3-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она (4):

Следует отметить, что 6-метил-2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-оны (3-4) являются по сути маслянистыми веществами и их очистка достаточно сложна, поэтому соединения 3-4 были выделены в виде гидрохлоридов (с выходом 60, 62, 68%).

Из литературы известно, что из растения гармала, широко распространенного в Узбекистане, выделены производные 2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она, конденсированные с бензольным кольцом, то есть многие представители хиназолиновых алкалоидов (например, дезоксипеганин, дезоксивазицинон). Они и их производные были также получены синтетическим путем в отделе органического синтеза Института химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан. Среди них обнаружены биологически активные соединения [7, 8], которые в настоящее время широко используются в медицине [9, 10].

Результаты и их обсуждение

Как в 6-метил-2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-онах, так и в 2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидрохиназолин-4-онах наблюдалось увеличение их значений Rf с увеличением числа метиленовых групп в полиметиленовой цепи.

Здесь Rf=0,48 получено для 6-метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-она и 0,56 и 0,60 для 2,3-тетра- и -пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-онов соответственно. При сравнении полученных соединений с литературными данными значения Rf 2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидрохиназолин-4-онов выше, чем у пиримидинонов, и составляют 0,61; 0,71. Он был равен 0,79.

Рисунок 1. а, в) Результаты анализа хроматографии. б, г) Дипольные моменты по результатам квантово-химических расчетов

Установлено, что с увеличением числа метиленовых групп и их значений Rf в 6-метил-2,3-три-,-тетра-,-пентаметилен-3,4-дигидропиримидин-4-онах соответственно увеличиваются и значения дипольных моментов, найденные на основе квантово-химических расчетов. Связь между рассчитанными дипольными моментами веществ и значениями Rf наблюдалась также для 2,3-полиметилен-3,4-дигидрохиназолин-4-онов.

Противотермитная активность синтезированных веществ

Для испытания противотермитной активности соединений, синтезированных в Лаборатории общей энтомологии и арахнологии Института зоологии АН РУз, использовали 0,1% веществ; 0,3; Были испытаны 0,5% растворы. Для этого 50 мг фильтровальной бумаги обрабатывали 0,5 мл раствора соединений в указанной выше концентрации и высушивали. Эти образцы были скормлены термитам. В качестве контроля использовали фильтровальную бумагу. Термитам ежедневно давали дистиллированную воду (0,3 мл). Расследование проводилось в течение 10 дней. Полученные результаты представлены в таблице.

Таблица 1.

Влияние синтезированных соединений на термитов (M±m; n=3)

Таким образом, вышеуказанные соединения проявили термитицидные свойства на первом этапе испытаний. Рекомендуется использовать их в промышленных масштабах в полевых и производственных испытаниях.

2. Цитотоксическая активность синтезированных веществ

Некоторые из синтезированных соединений были отправлены в Лабораторию цитологии растений и биотехнологии кафедры наук об окружающей среде Университета Тушиа, Италия, для испытаний с целью определения их цитотоксической активности. Эффект RCC (крысиной миеломы) и He la (человеческого эпителиального рака шейки матки) как раковых клеток изучался с помощью теста МТТ (3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолин бромид). Влияние соединений на оба типа клеток было протестировано в концентрациях 125, 250 и 500 мг/мл. Установлено, что соединения с кодами OS-XZM-40, OS-XZM-43, OS-XZM-50 и OS-XZM-60 не оказывают влияния на клетки миеломы почечно-клеточного рака. Однако было обнаружено, что соединение OS-XZM-47 оказывает примерно одинаковый эффект (выживаемость клеток 62,5%, 64,0%, 68,7% соответственно) при всех трех концентрациях (150, 250, 500 мг/мл). Было показано, что соединение OS-XZM-64 более активно против опухолей, чем вещество OS-XZM-47. Клетки рака Hela не подверглись воздействию OS-XZM-40 и OS-XZM-50 во всех концентрациях. С этой точки зрения OS-XZM-47, OS-XZM-60 и OS-XZM-64 проявили умеренную активность. Было обнаружено, что активность OS-XZM-43 зависит от концентрации. Среди протестированных соединений OS-XZM-43 и OS-XZM-64 оказались относительно активными по результатам МТТ-теста.

Таблица 2.

Антипролиферативная активность синтезированных соединений на клетках Hela и RHZ (через 24 часа)

Заключение

Изучена конденсация 6-метил-2,3-три (тетра-, пента) метилен-3,4-дигидропиримидин-4-онов с ароматическими альдегидами. Показано, что 6-метил-2,3-триметилен-3,4-дигидропиримидин-4-он реагирует с бензальдегидом, салициловым альдегидом м-, п-нитро-, и 3,4-диметокси-бензальдегидами, образуя соответствующие α-арилиденпроизводные. Взаимодействие же 6-метил-2,3-тетра-, -пентаметилен-3,4-дигидро-пиримидин-4-онов с ароматическими альдегидами не имеет место, что объясняется электронодонорными свойствами метиленових групп в полиметиленовой цепочке.

Установлено, что в отличие от 2,3-триметилен-3.4-дигидрохиназолин-4-она 6-метил-2,3-триметилен-3,4-дигиропиримидин-4-он реагирует с ароматическими альдегидами, содержащими электроноакцепторную группу, с образованием исключительно α-арилиденпроизводных.

Список литературы:

1. Самаров З.У., Хакимова З.М., Окманов Р., Ташходжаев Б., Шахидоятов Х.М. Особенности поведения хиназолиновых алкалоидов и их производных при взаимодействии с электрофильными реагентами // Химия природ. соедин. –Ташкент, 2008. -№4. –С 387-393.
2. Буронова С.Ф. [и др.]. Хлорацетилирование тимола // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2025. 4 (130).- С. 60-63.
3. Хакимова З.М., Мукаррамов Н.И., Шахидоятов Х.М.. Окисление 2,3-пентаметилен-3,4-дигидрохиназолина гидрохлорида // Химия и химическая технология.-Ташкент, 2010. -№3.-С. 23-25.
4. Ataqulova D., Bobomurodov U., Oripova L., Ismatov Sh., Kurbanov M., Kodirov A. A new highly effective inhibitor based on 2,7-dimethyl-2,7-diciano-3,6-diazaoctan // Journal of Pharmaceutical Negative Results. -2023. -Vol.14. -Issue 02. -P.883-889
5. Anastas P.T., Leitner W., Jessop P.G. Green Solvents. Volume 4: Supercritical Solvents. -Wiley, 2014.
6. Allen L., Ansel H.C.. Ansel’s Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems. (Ed. S. Howes). -Lippincott Williams & Wilkins, 2013. 794 p.
7. Luo R. Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies. (1st Edn). -Boca Raton, FL: CRC Press, 2007.
8. Sheldon R., Arrends C.E., Hanefeld U. In Green Chemistry and Catalysis. (Weinheim: Wiley-VCH, 2007); https://doi.org/10.1002/9783527611003
9. Smith M.B. March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. (8th Edn). -Hoboken: Wiley, 2020.
10. Anastas P.T., Warner J.C.. Green Chemistry: Theory and Practice. -Oxford: Oxford University Press, 1998.