Синтез, фізико-хімічні та біологічні властивості похідних гідразиду 3-метил-7-етилксантиніл-8-тіооцтової кислоти

Abstract

Широкий спектр біологічної активності природних ксантинів стимулював пошук біологічно активних сполук серед їхніх синтетичних аналогів, що призвело до створення ряду лікарських засобів (нігексин, сплантин, теокор тощо), які успішно застосовують донині. Робота з пошуку нових біологічно активних сполук серед похідних ксантину не припиняється. Раніше встановили, що тіопохідні ксан¬тину виявляють антиоксидантну, діуретичну, гіпоглікемічну, протипухлинну, протимікробну, протизапальну, аналгетичну активності. Мета роботи – розроблення простих препаративних методик синтезу неописаних раніше похідних 7-етил-3-метилксантину як основи для створення оригінальних лікарських засобів протимікробної та протигрибкової дії. Матеріали та методи. Температуру плавлення визначали відкритим капілярним способом на приладі ПТП (М). Елементний аналіз виконали на приладі Elementar Vario L cube, ПМР-спектри зняті на спектрометрі Bruker SF-400 (робоча частота – 400 МГц, розчинник – ДМСО, внутрішній стандарт – ТМС). Антибактеріальну та протигрибкову активність синтезованих речовин вивчили за методом двократних серійних розведень. Для дослідження застосували стандартні тест-штами: Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Candida albicans ATCC 885-653. Як розчинник сполук використовували диметилсульфоксид. Результати. Нетривале нагрівання 3-метил-7-етил-8-тіоксантину з метилхлорацетатом у водно-спиртовому розчині натрій гідрок¬сиду призводить до утворення відповідного естеру. Гідразинолізом метил(3-метил-7-етилксантиніл-8-)тіоацетату отримали 3-ме¬тил-7-етилксантиніл-8-тіоацетгідразид, реакцією якого з ароматичними альдегідами синтезовані відповідні бензиліденгідразиди 7-етил-3-метилксантиніл-8-тіооцтової кислоти. Структура синтезованих сполук однозначно доведена методом ПМР-спектроскопії. Дослідження протимікробної дії синтезованих сполук показали, що 8-тіопохідні 7-етил-3-метилксантину виявляють помірну та слабку активність у концентраціях 50–100 мкг/мл. 2-Метокси-5-бромобензиліденгідразид виявляє виразну протигрибкову дію. Висновки. Розроблена препаративна методика синтезу неописаних у фаховій літературі бензиліденгідразидів 7-етил-3-метилксан¬тиніл-8-тіооцтової кислоти. За допомогою даних спектроскопії ПМР доведена будова синтезованих сполук та їхня наявність у вигляді суміші Е- та Z-ізомерів у співвідношенні 2:1. Вивчена протимікробна, протигрибкова дії цих сполук. Встановлені пріоритети для наступного пошуку біологічно активних сполук. Широкий спектр биологической активности природных ксантинов стимулировал поиск биологически активных соединений среди их синтетических аналогов, что привело к созданию ряда лекарственных средств (нигексин, сплантин, теокор и др.), которые успешно применяют до настоящего времени. Работа по поиску новых биологически активных соединений среди производных ксантина не останавливается. Установлено, что тиопроизводные ксантина проявляют антиоксидантную, диуретическую, гипогликемическую, противоопухолевую, противомикробную, противовоспалительную, анальгетическую активности. Цель работы – разработка простых препаративных методик синтеза неописанных ранее производных 3-метил-7-этил-ксантина как основы для создания оригинальных лекарственных средств противомикробного и противогрибкового действия. Материалы и методы. Температуру плавления определяли открытым капиллярным способом с использованием прибора ПТП (М). Элементный анализ выполнили на приборе Elementar Vario L cube, ПМР-спектры сняты на спектрометре Bruker SF-400 (ра¬бочая частота – 400 МГц, растворитель – ДМСО, внутренний стандарт – ТМС). Изучение антибактериальной и противогрибковой активности синтезированных веществ проводили по методу двукратных серийных разведений. Для исследования использовали стандартные тест-штаммы: Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Candida albicans ATCC 885-653. В качестве растворителя соединений использовали диметилсульфоксид. Результаты. Кратковременное нагревание 3-метил-7-этил-8-тиоксантина с метилхлорацетатом в водно-спиртовом растворе ги-дроксида натрия ведет к образованию соответствующего эфира. Гидразинолизом метил(3-метил-7-этилксантинил-8-)тиоацетата получен 3-метил-7-этилксантинил-8-тиоацетгидразид, реакцией которого с ароматическими альдегидами синтезированы соот-ветствующие бензилиденгидразиды 3-метил-7-этил-ксантинил-8-тиоуксусной кислоты. Структура синтезированных соединений однозначно доказана методом ПМР-спектроскопии. Исследование противомикробного действия синтезированных соединений показало, что 8-тиопроизводные 3-метил-7-этил-ксантина проявляют умеренную и слабую активность в концентрациях 50– 100 мкг/мл. 2-Метокси-5-бромобензилиденгидразид проявляет выраженное противогрибковое действие. Выводы. Разработана препаративная методика синтеза неописанных в специализированной литературе бензилиденгидразидов 3-метил-7-этил-ксантинил-8-тиоуксусной кислоты. С помощью данных спектроскопии ПМР доказано строение синтезированных соединений и их существование в виде смеси Е- и Z-изомеров в соотношении 2:1. Изучено противомикробное и противогрибко¬вое действие полученных соединений. Установлены приоритеты для дальнейшего поиска биологически активных соединений. A wide range of biological activity of natural xanthines stimulated the search of biologically active compounds among their synthetic analogues, which led to the creation of a number of medicines (Nihexynum, Proxyphyllinum, Protheobrominum, etc.), which have been successfully applied till present time. It should be noted that the search of new biologically active compounds among xanthine derivatives does not stop. Previously, we had found that xanthine thioderivatives exhibits antioxidant, diuretic, hypoglycemic, antitumor, antimicrobial, anti-inflammatory, analgesic activity. The aim of the work is to elaborate simple laboratory methods of 7-ethyl-3-methylxanthine derivatives synthesis, unspecified in scientific papers earlier, – the basis for the creation of original antimicrobial and antifungal medicines. Materials and methods of research. The melting point has been determined with the help of an open capillary method with PTP-M device. Elemental analysis has been performed with the help of the instrument Elementar Vario L cube, NMR-spectra have been taken on a spectrometer Bruker SF-400 (operating frequency of 400 MHz, solvent DMSO, internal standard – TMS). Study of antimicrobial and antifungal activity of synthesized compounds has been performed by a two-fold serial dilution method. Standard test strains have been used for the study: Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Candida albicans ATCC 885-653. Dimethylsulfoxide was used as the solvent of the compounds. Results and their discussion. Under short-time heating up of 7-ethyl-3-methyl-8-thioxanthine with methyl chloroacetate in a water-ethanol solution of sodium hydroxide leads to the formation of the corresponding ester. 3-Methyl-7-ethylxanthinyl-8-thioacethydrazide was obtained by hydrazinolysis of methyl(3-methyl-7-ethylxanthinyl-8-)thioacetate. Corresponding 7-ethyl-3-methylxanthinyl-8-thioacetic acid benzylidene hydrazides were obtained by the reaction of hydrazide with aromatic aldehydes. Structure of synthesized compounds was definitely proved by NMR-spectroscopy. Conducting primary screening research of antimicrobial activity of 8-thioderivatives of 7-ethyl-3- methylxanthine, which revealed moderate and weak activity in concentrations 50–100 mcg/ml. 2-Methoxy-5-bromobenzylidenehydrazide showed a pronounced antifungal effect. Conclusions. The preparative method of synthesis of 7-ethyl-3-methylxanthinyl-8-thioacetic acid benzylidene hydrazides, unspecified in scientific papers earlier, was developed. The structure of the synthesized compounds and their existence in the form of a mixture of E- and Z-isomers in the ratio 2:1 was proved with the help of the NMR spectroscopy data. The antimicrobial and antifungal effects of the obtained compounds were studied. Priorities for further research of biologically active compounds have been outlined.