Оксигенированные производные индола: индоксилы и индогениды
Среди всего многообразия производных индола очень большой интерес вызывают его оксигенированные производные, главным образом индоксилы.
Химия индоксила тесно связана с химией индиго, так как индоксил является исходным веществом для получения синего красителя - индиго. Индоксил встречается в природе в виде глюкозида индикана, в растениях Indigofera, произрастающих в Восточной Азии, и в вайде (синили), Isatis tinctoria, культивировавшейся в Европе для изготовления красителя. Гидролиз индикана, как ферментативный, так и кислотный, приводит к образованию индоксила, который легко окисляется в индиго кислородом воздуха.
Впервые синтез индоксила был выполнен Байером еще в конце XIX века. Байер обнаружил, что этиловый эфир орто - нитрофенилпропаргиловой (пропиловой) кислоты под действием холодной концентрированной серной кислоты превращается в эфир изатогеновой кислоты, который восстанавливается сульфидом аммония до эфира индоксил-2-карбоновой кислоты. Последний после щелочного гидролиза теряет при нагревании двуокись углерода и дает раствор индоксила (схема 2).
Схема 2. Синтез индоксила по Байеру.
Гейман в своем первом синтезе индиго (1890 г) получил индоксил из фенилглицина, но не выделил его. Фенилглицин при сплавлении с едким натром или едким кали при 2600С дает индоксил, который может быть легко превращен в краситель [6]. Было найдено, что этот метод дает низкие выходы красителя. Многочисленные изменения позволили существенно повысить выход индоксила из фенилглицина [6]. Использование цианидов позволило снизить температуру плава до 1200С, а также способствовало немедленному удалению воды из сферы реакции, что привело к увеличению выхода индоксила.
Рассматриваемый метод синтеза был распространен и на этиловый эфир анилиномалоновой кислоты [6]. Последний циклизуется при нагревании до 200 - 2600С в эфир индоксиловой кислоты, который может быть после гидролиза и декарбоксилирования превращен в индоксил.
Синтез индоксила по второму способу Геймана основан на образовании индоксила из антраниловой кислоты через индоксил-2-карбоновую кислоту, которая получается при сплавлении орто-карбоксифенилглицина со щелочью [6].
Индоксильные алкалоиды широко распространены в природе и давно привлекли к себе внимание исследователей благодаря потенциальным фармакологически полезным свойствам. За последние годы появились данные о различных видах биологической активности - противовоспалительной, антимитотической, нейропротектор- ной и т.д. - 2- и 3-индолинонов и получаемых из них гетероциклов. Основой хемопревентивной активности скаффолдов этого ряда считается Михаэль-акцепторный фрагмент. Этот фрагмент сочетает в своей структуре как енаминовый, так и α,β-еноновый, то есть халконовый фрагменты. Таким образом, соединения, содержащие в своей структуре данный фрагмент, вызывают интерес у исследователей.
Арилиден-индолиноновая структурная основа природных алкалоидов индирубина и триптантрина и их синтетических аналогов в настоящее время широко используется в качестве скаффолдов в поиске лекарственных препаратов широкого профиля действия.
Индирубин был получен Байером и Эмерлингом в 1870 году в качестве побочного продукта синтеза индиго. Впервые индирубин как главный продукт был синтезирован в 1881 году конденсацией изатина (индол-2,3-диона) с индоксилом в присутствии карбоната натрия в спиртовом растворе. Этот метод получения индирубина актуален и на сегодняшний день, однако чаще используются его модификации: конденсация изатина с индоксилом в щелочной среде и конденсация изатина с О-ацетилиндоксилом в метаноле. Другой метод синтеза предполагает конденсацию 2-хлориндоленина-3-она и 2-индолинона при нагревании в колбе с обратным холодильником в среде сухого толуола.
Индирубин используются в традиционной китайской медицине для лечения хронической лейкемии. Противоопухолевое действие индирубина хорошо коррелируется с его антимитотическими свойствами. Недавно было установлено, что индирубин является мощным ингибитором циклин-зависимых киназ и гликоген-синтазы-киназы-3β - регуляторов клеточного цикла [7]. В китайской народной медицине он также применяется для лечения туберкулеза [8].
Несмотря на свою высокую ингибиторную активность, доказанную в клинических исследованиях против хронической миелоцитарной и хронической гранулоцитарной лейкемии (у 26% пациентов отмечена полная ремиссия, у 36% - частичная), индирубин как препарат имеет ряд существенных недостатков. Он обладает плохой растворимостью, слабой резорбцией и гастроинстициальной токсичностью.
Поэтому необходим поиск его производных с благоприятным набором физико-химических свойств. Интересными соединениями оказались 2-арилиден-1Н-индол-3-оны (названные Байером индогенидами) и 3-арилиден-1Н-индол-2-оны.
За последние годы появились данные о различных видах биологической активности - противовоспалительной, антимитотической, нейропротекторной и др. - 2- и 3-индолинонов и получаемых из них гетероциклов.
Моноаминооксидазы (МАО) - семейство мембранно-связанных белков, которые катализируют оксидативное деаминирование биогенных аминов, в частности, таких как триптамин и серотонин. Способностью к ингибированию этих белков обладает целая группа соединений, известная как МАО ингибиторы, которые используются в качестве терапевтических средств при различных патологических состояниях. Во второй половине 1980-х гг. было опубликовано много сообщений о существовании в цитозоле различных тканей, плазме, моче и спинномозговой жидкости эндогенных факторов, также способных ингибировать активность моноаминооксидаз. Эти эндогенные ингибиторы были названы «трибулином». Впоследствии трибулин был отождествлён с изатином. В экспериментах in vitro некоторые индогениды показали себя как ингибиторы МАО [9].
Целью работы отечественных ученых [9] стало исследование новых, селективно действующих МАО ингибиторов класса производных 3-индолинона.
Целенаправленное введение различных заместителей во 2-ое положение индолин-3-оновой системы обнаружило явную закономерность между ингибирующим эффектом этих соединений на активность МАО и структурой индоксильного производного. В ходе работы подтвердились данные о том, что изатин является селективным ингибитором МАО В. Введение различных заместителей во 2-ое положение индоксила резко меняло свойства полученных соединений. В противоположность изатину, производные индоксила показали себя более мощными ингибиторами МАО А, чем МАО В. Из всех исследованных веществ, эффективно и селективно ингибирующих МАО А, наиболее активными являются 2-бензилиден-3-индолинон и 2-(пара-нитро)бензилиден-3-индолинон.
Фосфорилирование белков по их сериновым, треониновым и тирозиновым остаткам с использованием аденозинтрифосфата (ATP) или гуанозин-5’-трифосфата (GTP) в качестве фосфорилирующего агента рассматривается как один из главных посттрансляционных механизмов, используемых клетками для настройки их метаболических и регуляторных путей. Ненормальное фосфорилирование является причиной или следствием ряда человеческих заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера, диабет и атеросклероз. Повышенная активность циклин-зависимых киназ (CDKs) или отклонение от функциональной нормы других киназ, как было установлено, лежит в основе механизма патологического размножения клеток. Следовательно, ингибирование CDKs может стать способом лечения опухолевых заболеваний. К тому же поскольку рост и метастазирование опухоли зависит от ангиогенеза, капиллярные эндотелиальные клетки, вросшие в опухоль, могут стать мишенью при терапии рака. Недавние исследования показали зависимость между блокированием факторов роста, ингибированием киназ и ингибированием разрастания эндотелиальных клеток и ангиогенеза [10].
Так, в начале 2000-х гг. было показано [10], что производные 2-оксииндола весьма перспективны в качестве ингибиторов киназ после обнаружения у некоторых представителей этого класса соединений (семаксаниб и санитиниб) способности к ингибированию тирозин-киназы. С другой стороны соединение SU9516, имеющее схожую структуру, ингибирует GSK (гликоген-синтазы-киназы), что вызывало апоптоз в колонии клеток карциномы.
Классический способ образования индогенидов состоит в конденсации индоксила с ароматическими альдегидами (схема 3). В связи с тем, что индоксил крайне неустойчив на воздухе и быстро превращается в индиго, то в реакции чаще используют его N,O-диацетильное или N-ацетильное производные. При проведении конденсации N-ацетилиндоксила с ароматическими альдегидами в присутствие водного раствора щелочи образуется N-незамещенные индогениды, нагревание N-ацетилиндоксила в бензоле позволяет провести конденсацию с сохранением N-ацетильной группы.
Схема 3. Синтез индогенидов.