Задачи

1) Исследование реакций N-арилирования амидиноподобных систем с помощью азин-N-оксидов, в том числе содержащих природные тритерпеноидные каркасы – фрагменты глицирретиновой и глицирризиновой кислот. Скрининг условий реакции, выбор основания, реагента-активатора, обеспечивающих оптимальный выход и селективность процесса

2) Изучение реакций конъюгации природных тритерпеноидных кислот и привилегированных фрагментов 2H-имидазолина, а также 5,6,7-членных амидиновых циклов. Проведение реакций циклоконденсации амидин-содержащих амидоксимов с производными тритерпеновых кислот в условиях суперосной активации, а также методами пептидного синтеза

3)  Расширение ряда доступных азин-N-оксидов с использованием реакций окисления азинов, а также реакций  восстановительной циклизации нитроароматических производных

4) Разработка методов синтеза 2H-имидазолиновых и 5-7-членных циклических амидиновых систем на основе реакции циклодегидратация под действием полиалкилфосфатных реагентов. Подбор условий синтеза ацилпроизводных алифатических диаминов(этилендиамина, пропилендиамина и их гомологов). Поиск оптимальных температур и соотношений реагентов для получения  циклических амидинов на основе  полученных ацилпроизводных диаминов с использованием этилполифосфата и его аналогов

5) Изучение антимикробной и противовирусной активности полученных соединений in vitro. Антибактериальная активность новых соединений будет изучена на панели штаммов грам- положительных и грам- отрицательных микроорганизмов (группа ESKAPE- патогенов), в том числе штаммов, резистентных к действию клинически используемых антибиотиков с использованием метода двойных серийных разведений и определением минимальной ингибирующей концентрации. Первичные тесты на противовирусную активность будут проведены на штаммах вируса Коксаки в клеточной культуре Vero с использованием стандартных подходов (МТТ- тест, термостабильность капсида и др.)

6)  Построение взаимосвязи структура–активность и медицинско-химическая оптимизация 2-3 соединений-лидеров для создания лекарственных кандидатов для лечения инфекционных заболеваний. Анализ биологической активности полученных библиотек соединений, оптимизация профиля растворимости и структурная оптимизация хит-соединений для улучшения биодоступности, расчетных значений ADME.

Ожидаемые результаты

2024 год

В результате первого года выполнения проекта будут изучены реакции циклодегидратации под действием полиалкилфосфатных реагентов, приводящие к получению имидазолиновых и 5,6,7-членных циклических амидиноподобных систем. Будет проведена оптимизация условий реакции циклодегидратации и предложены оптимальные реагенты для процесса. На основе разработанных процессов будут синтезированы имидазолиновые и 5-, 6- и 7-членные циклические амидиноподобные прекурсоры для реакций N-арилирования и конъюгации с природными тритерпеноидными кислотами.

Для изучения реакций N-арилирования амидиноподобных систем будут разработаны синтетические стратегии получения новых ароматических азин-N-оксидов путем восстановительной циклизации нитроароматических прекурсоров. Для этих синтетических подходов будут исследованы границы применимости и проведена оптимизация условий. Будет синтезирована серия азин-N-оксидов для дальнейшего изучения реакций N-арилирования.

Будут установлены продукты взаимодействия имидазолиновых и 5,6,7-членных амидиновых циклов с азин-N-оксидами. Будут получены данные о влиянии строения амидиноподобных систем и азин-N-оксидов на параметры протекания реакции. Будет определено влияние условий реакции на выход продуктов и специфичность протекания процессов. В результате исследований будут синтезированы ряды N-арилированных амидиновых систем, структура которых позволит осуществить их конъюгацию с природными тритерпеноидными кислотами. Будет изучена антибактериальная активность полученных соединений.

2025 год

В результате второго года выполнения проекта будут разработаны подходы к конъюгации тритерпеноидных кислот с амидиновыми системами с помощью линкерных структурных фрагментов, представляющих собой различные пятичленные гетероциклы (1,2,4-оксадиазолы и другие азолы) и амиды. На основе разработанных методик будут синтезированы ряды конъюгатов, содержащих циклические амидиноподобные системы, а также их арилированные производные. Так же будут изучены границы применимости стратегии N-арилирования с помощью азин-N-оксидов циклических амидиновых фрагментов, уже входящих в состав конъюгатов с глицирретовой и глицирризиновой кислотами.

Будут верифицированы и, при необходимости, модифицированы методики определения противовирусной и антибактериальной активности и изучена активность синтезированных соединений.

2026 год

В результате третьего года выполнения проекта будут систематизирвоаны антибактериальные и противовирусные свойства всех синтезированных соединений. На основе полученных данных будут установлены зависимости «структура-активность» и предложена стратегия структурной оптимизации соединений-лидеров.

На основе разработанных синтетических подходов к получению циклических амидиновых систем, азин-N-оксидов, конъюгатов синтетических прекурсоров с природными тритерпеноидными каркасами будут получены ряды соединений, оптимизированных на основе установленных соотношений «структура-активность». С помощью in vitro испытаний будут установлены оптимизированные соединения-лидеры для дальнейших расширенных in vivo исследований.

Результаты

Разработаны новые подходы к синтезу 2H-имидазолиновых и 5,6,7-членных циклических амидиновых систем.

В частности, разработан метод синтеза 1,2,4-оксадиазин-5(6H)-онов взаимодействием амидоксимов с алкил 2-галогенкарбоксилатами. В результате проведённых исследований определены наилучшие условия реакции: трет-бутоксид натрия (2 эквивалента) в роли основания, диметилсульфоксид в роли растворителя, время реакции 18 ч.

Оптимизированы условия реакции циклодегидратации и предложены оптимальные реагенты для процесса.

Синтезированы 2H-имидазолиновые и другие циклические амидиновые прекурсоры для дальнейших исследований.

Достоверность результатов проведённых исследований подтверждается использованием современных физико-химических методов: масс-спектрометрии (ESI), спектроскопии ИК, ЯМР 1Н, 13С, элементного анализа.

Синтезированы новые ароматические азин-N-оксиды путем восстановительной циклизации нитроароматических прекурсоров.

Изучены границы применимости реакции восстановительной циклизации для синтеза азин-N-оксидов.

Синтезирована серия N-азинооксидов для дальнейшего изучения процессов N-арилирования.

Для синтеза азин-N-оксидов по средством прямого окисления исходных азагетероциклов использовали два метода. Во-первых, стойкие к гидролизу и высоким температурам соединения получали нагреванием исходных азагетероциклов в смеси уксусной кислоты и 30% водного раствора пероксида водорода при 80 °С в течение 16–20 часов. Для синтеза более лабильных соединений использовали систему м-хлорнадбензойная кислота в хлористом метилене, а саму реакцию проводили при комнатной температуре. Кроме того, для селективного окисления бипиридина в моно N-оксид  использовали смесь 30% водного раствора пероксида водорода и трифторуксусной кислоты, но рнеакцию проводили при комнатной температуре.

Исследованы продукты взаимодействия имидазолиновых и других амидиновых циклов с азин-N-оксидами.

Получены данные о влиянии строения амидиновых систем и азин-N-оксидов на параметры протекания реакции.

Изучено влияние условий реакции на выход продуктов и специфичность протекания процессов.

Синтезированы ряды N-арилированных имидазолиновых и амидиновых систем, структура которых позволит осуществить их конъюгацию с природными тритерпеноидными кислотами.

В ходе исследования установлено, что имидазолины арилируются пиридин-N-оксидами, образуя продукты моно- и диарилирования, что зависит от количества, используемого пиридин-N-оксида. Для успешного проведения реакции требуется применение специального электрофильного активатора. Наилучшие результаты достигнуты с использованием гексафторфосфата бромтрипирролидинофосфония (PyBrOP), однако также возможно применение тозилхлорида (TsCl), но тогда выходы целевых продуктов будут меньше. Реакция проводилась при комнатной температуре в среде хлористого метилена. В качестве основания использовался диизопропилэтиламин.

Кроме того, было показано, что за счёт активации PyBroP пиридин-N-оксиды способны реагировать с амидоксимами, образуя при этом исключительно продукты замещения по атому кислорода – О-пиридиламидоксимы. Синтез осуществляли в ацетонитриле при комнатной температуре, используя диизопропилэтиламин в качестве основания.

По результатам проведённых исследований опубликована 1 статья в издании индексируемой в Science Citation Index Expanded и входящий в Q2, по импакт-фактору в базе Web of Science и имеющий 83 процентиль по Cite Score в базе Scopus.

Sofia I. Presnukhina, Valentina D. Kotlyarova, Anton A. Shetnev, Sergey V. Baykov, Rakhymzhan Turmanov, Nurbol Appazov, Rakhmetulla Zhapparbergenov, Leilya Zhussupova, Nurila Togyzbayeva, Stephanus J. Cloete, Mikhail K. Korsakov, Vadim P. Boyarskiy, Anél Petzer, Jacobus P. Petzer / Synthesis of 1, 2, 4-Oxadiazin-5 (6 H)-One Derivatives and Their Biological Investigation as Monoamine Oxidase Inhibitors // Molecules, 2024. Vol. 29(23), 5550. https://doi.org/10.3390/molecules29235550

https://www.mdpi.com/1420-3049/29/23/5550