Карцев В.Г.Избранные методы с-за и модифик. гетероциклов т.1 , 2003

Схема 12

2 R			SH	+	2 Br2		X	S	S	R
			SH	X			R	S	S	X
	2b, c								14
				R = Ph, 4-MeC6H4; X = Cl, Br

Нами разработан метод синтеза ранее неизвестных солей 1,4-тиазинохино- линия, основанный на взаимодействии солей 8-меркаптохинолиния с хлортиоацетонами в среде ДМФА (схема 13). Реакция начинается с присоединения тиола к тионной группе хлортиоацетона с образованием интермедиата 15. Далее следует внутримолекулярное алкилирование хинолиниевого атома азота [14].

Схема 13

S	+			H+
		+	−		+	−HCl		+
		N			N			N
Cl		SH H	Cl		S H	−	S	Cl−
				HS	Cl	Cl		SH
1b					15			16

В специальном эксперименте интермедиат 15 выделен с выходом 33%. В растворе он быстро циклизуется в 2-меркапто-2-метилтетрагидро-1,4-тиазино- [2,3,3,4-i,j]хинолиний хлорид 16. Галогениды растворимы в воде, легко меняют галоген-анион на перхлоратный (ClO4). При окислении диоксидом селена в среде метанола тиазинохинолиний хлорид 16 превращается в бистиоселенид 17 с количественным выходом (схема 14).

Схема 14

2	+	SeO2			+		+
+
N	Cl−			Cl−	N		N
S					S		S Cl−
SH					S	Se	S
16						17
Окисление соединения 16 кислородом воздуха приводит к дисульфиду 18
(схема 15).
Генеральный спонсор и организатор – InterBioScreen Ltd.							27

Схема 15

2	+	20°C
		O2	+	+
+
N	Cl−	Cl−	N	N
S			S	S Cl−
SH			S	S
16				18

Его структура установлена методом РСА [14]. В отличие от рентгеноструктурных данных спектры ЯМР 1Н и 13С соединения 18 указывают на существование в растворе CDCl3 нескольких спектроскопически различимых конформеров. Это подтверждается данными квантовохимического анализа, указывающими на теоретическую возможность существования, по крайней мере, шести устойчивых конформационных состояний [15] (схема 16).

Схема 16

R	R		R
		R
S	S	S	S
	R	R
	S	S
		R
	S	S
	R
R	S		S
S	R	S	R
		R

28	Пленарные доклады

Литература

1.Шагун Л.Г., Паперная Л.К., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 1999 35 (3) 380.

2.Шагун Л.Г., Дорофеев И.А., Ермолюк Л.П. и др., ЖОрХ 2001 37 (9) 1273.

3.Шагун Л.Г., Усов В.А., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 1989 25 (4) 878.

4.Шагун Л.Г., Воронков М.Г., Сарапулова Г.И. и др., Изв. АН, Сер. хим. 1997

(6) 1224.

5.Шагун Л.Г., Тимохина Л.В., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 1996 32 (12) 1881.

6.Ishi A., Maruta T., Teramoto K., et al., Sulfur Lett. 1995 18 (5) 237.

7.Shimada K., Kodaki K., Aoyagi S., et al., Chem. Lett. 1999 695.

8.Senning A., Angew. Chem. 1979 (18) 941.

9.Шагун Л.Г., Ермолюк Л.П., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 2002, в печати.

10.Шагун Л.Г., Сарапулова Г.И., Ермолюк Л.П. и др., ХГС 2001 (10) 1418.

11.Usov V., Shagun L., Belskii V., et al., Sulfur Lett. 1992 14 (2+3) 145.

12.Шагун Л.Г., Дабижа О.Н., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 2000 70 (6) 983.

13.Шагун Л.Г., Ермолюк Л.П., Воронков М.Г. и др., ЖОрХ 2002, в печати.

14.Usov V., Shagun L., Belskii V., et al., Sulfur Lett. 1995 18 (6) 281.

15.Шагун В.А., Шагун Л.Г., Усов В.А., Изв. АН, Сер. хим. 1995 (12) 2359.

Генеральный спонсор и организатор – InterBioScreen Ltd.

29

Кислород- и серусодержащие гетероциклические соединения – доноры оксида азота и ингибиторы NO-синтаз

Граник В.Г.

Государственный Научный Центр по антибиотикам (ГНЦА) 117105, Москва, ул. Нагатинская, 3а

Введение

В последние полтора десятилетия в биологии произошли события, повлекшие за собой фундаментальные изменения наших представлений о функционировании самых различных биологических систем. Было обнаружено, что оксид азота – NO, является одним из универсальных и необходимых регуляторов функций клеточного метаболизма [1–12]. Неожиданно оказалось, что газ, и газ токсичный, молекула которого является, к тому же, свободным радикалом, соединением короткоживущим и легко подвергающимся самым разнообразным химическим трансформациям, непрерывно ферментативно продуцируется в организме млекопитающих, оказывая ключевое воздействие на ряд физиологических и патофизиологических процессов. Оксид азота участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, ингибирует агрегацию тромбоцитов и их адгезию на стенках кровеносных сосудов, функционирует в центральной и вегетативной нервной системе, регулируя деятельность органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Существуют две стороны проблемы NO в организме млекопитающих. Первая – это образование NO в организме в недостаточных количествах, что приводит к ряду тяжелых последствий (сердечно-сосудистые, инфекционные, воспалительные заболевания, тромбозы, злокачественные опухоли, заболевания мочеполовой системы, мозговые повреждения при инсультах и др.). Другая, и не менее важная, сторона проблемы – продукция в организме избыточных количеств оксида азота. Из-за "вездесущей природы" NO, способного в результате простой диффузии проникать практически через любые биологические мембраны, слишком большой выброс этого медиатора приводит к целому ряду тяжелых патологических состояний. К таким болезням относятся септический шок (остро развивающийся, угрожающий жизни патологический процесс, обусловленный образованием очагов гнойного воспаления в органах и тканях), нейродегенеративные заболевания, различные воспалительные процессы. Поскольку хорошо известно, что генерация эндогенного NO в организме – результат окисления L-аргинина ферментами NO-синтазами, очевидно, что во избежание перепродукции этого соединения необходимо использование ингибиторов NOS.

Целью настоящего сообщения является обобщение наиболее важных данных, касающихся NO-доноров и ингибиторов NO-синтаз в ряду кислород- и серусодежащих гетероциклов, с особым упором на результаты исследований последних лет.

30	Пленарные доклады

Вполне естественно, что на первом этапе обсуждения целесообразно остановиться на том, что уже известно об источниках и путях образования оксида азота в живом организме. Общая схема биосинтеза NO достаточно хорошо проработана и выглядит следующим образом [1–5, 8, 9].

NH2	O	H O			NH2	1/2NADFH	+		NH2
HO	2	2	HO				1/2NAD	HO
O		NAD+	O					O
H2N NH	NADFH		H2N		NH	O2	H2O	H2N	NH
NH								O
			HO N
L-аргинин		L-Nω-гидроксиаргинин						L-цитруллин
								NO+

Экзогенные доноры оксида азота [10, 11]

Итак, NO играет ключевую роль в контроле васкулярного тонуса, участвует в поддержании сердечно-сосудистого гомеостаза (гомеостаз – относительное динамическое постоянство внутренней среды – крови, лимфы, тканевой жидкости и устойчивость основных физиологических функций – кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т.д. – организма), в регуляции дыхания, иммунитета и нейропередаточных механизмах, является цитотоксическим и цитостатическим агентом. Хотелось бы подчеркнуть, что в здравоохранении в настоящее время используется ряд лекарственных средств, активность которых обоснованно связывают с их способностью in vivo высвобождать оксид азота. Это, прежде всего, такие средства, как нитроглицерин, нитросорбид, амилнитрит, никорандил и др. – антиангинальные препараты (от латинского названия angina pectoris – грудная жаба), являющиеся представителями группы периферических вазодилататоров. К этой группе относят также такие известные доноры оксида азота, как натрия нитропруссид и молсидомин [6–9].

	ONO2	O
	ONO2	O2NO
		ONO2	ONO
	ONO2	O
	нитроглицерин	нитросорбид	амилнитрит

Генеральный спонсор и организатор – InterBioScreen Ltd.

31

O			O		H
N
	N	CH	OEt	N		ONO	Na [Fe(CN) NO]
		±	N		N		2	5
	N O				O		2
							натрия нитропруссид
	молсидомин				никорандил

Среди соединений, относящихся к кислородсодержащим гетероциклам, рассмотрим, в первую очередь, производные сиднониминов. Сиднонимины – мезоионный класс гетероциклов, исследование производных которого показало их значительный потенциал, как доноров оксида азота [10, 11]. Разложение сиднониминов – процесс, сильно чувствительный к кислороду и свету и приводящий, наряду с оксидом азота, к супероксид анион-радикалу. В качестве одного из примеров, приведена схема метаболизма и деградации известного антиангинального препарата молсидомина, действие которого достоверно связано с его способностью высвобождать оксид азота.

O

O

O

O

O

N

CH

OEt

эстеразы

N

CH

N

N

N

N

pH>5

N

±

N

печени

± NH

N

O

N

O

SIN-1A

CN

молсидомин

SIN-1

O2

O

·

NO·

+ O

O

−O2−·

+

+

N N

−H+

N

N

NO

N N

CN

CN

SIN-1C

CN

Установлено, что разложение SIN-1A (в отличие от SIN-1) – pH-независимый процесс и в эту стадию включен кислород. Более того, имеется корреляция между потреблением кислорода и образованием оксида азота в растворах SIN-1. SIN-1A является активатором растворимой гуанилат циклазы (рГЦ) и повышает внутриклеточную концентрацию циклического гуанозин монофосфата и, соответственно, его эффекты – вазодилатацию, ингибирование агрегации тромбоцитов, нейротрансмиссию, регуляцию иммунного ответа, которые типичны для доноров оксида азота. При трансформации молсидомина с выделением NO образуется супероксид– анион–радикал и по этой причине реализуются пероксинитрито-подобные эффекты SIN-1, такие как окисление липопротеинов низкой плотности, деградация дезоксирибозы, ингибирование глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназы, цитотоксическое действие. Выше на схеме показано ферментативное разложение молсидомина. Возможна, однако, и не энзиматическая деградация препарата. Уже следы кислорода промотируют дальнейшие трансформации вплоть до образования N-морфолиноаминоацетонитрила (SIN-1C). Существенно, что облучение видимым

32	Пленарные доклады

светом значительно ускоряет зависимое от наличия кислорода высвобождение оксида азота из SIN-1.

Как следует из схемы, в результате восстановления кислорода возникает супероксид–анион–радикал в стехиометрических количествах. Оксид азота реагирует с этим анион–радикалом со скоростью, контролируемой только диффузией с образованием пероксинитрита, который разлагается до высоко реакционноспособного гидроксильного радикала, инициирующего перокисидирование липопротеинов низкой плотности.

·

+

−·

−

H+

·

+

·

NO

O2

ONOO

ONOOH

NO2

HO

перокси-

гидроксил-

нитрит

радикал

Известно, что многие сиднонимины обладают выраженной антигипертензивной активностью, которая, вообще говоря, характерна для доноров оксида азота Укажем на несколько соединений ряда сиднониминов, привлекающих значительное внимание в связи с их высокой биологической активностью. Это – аналоги молсидомина, такие как пирсидомин, являющийся сильным сосудорасширяющим средством с высокой продолжительностью действия. Пирсидомин, так же как молсидомин, сначала метаболизируется в организме, а уже метаболиты являются донорами оксида азота. Главный метаболит пирсидомина – дарсидомин вызывает селективное расширение большой эпикардиальной коронарной артерии, оказывает противоишемическое действие и не индуцирует толерантности при длительном применении.

						OH
	N	O	OMe	N	HO	CO2H
		N ± N			N ± NH
						CO2H
		N O			N O
		пирсидомин			дарсидомин тартрат

Ряд других производных сиднонимина, также являющихся донорами оксида азота фармакологически активны и являются антитромботическими агентами in vivo, благодаря NO-зависимой способности ингибировать агрегацию тромбоцитов.

Подобно сиднониминам, производные других мезо-ионных соединений проявляют выраженные свойства доноров оксида азота и соответствующие биологические эффекты. Это – оксатриазолиевые производные 1–3, оказавшиеся весьма эффективными ингибиторами агрегации тромбоцитов, способные устойчиво снижать артериальное давление в модельных опытах на животных и проявляющие противоастматический эффект.

Генеральный спонсор и организатор – InterBioScreen Ltd.

33

							Cl
			Cl			Cl
N	N	N	N	N	N	N	N	N
	±			±			±
O			O		O	O
		O			N S			NH
	1			2	O		3

Еще один класс гетероциклических соединений, производные которого являются донорами оксида азота – это фуроксаны. Первым этапом деградации фуроксанов является атака тиолят-анионом по положениям 3 и(или) 4, приводящая к дезароматизации цикла, что обеспечивает возможность его раскрытия с последующим высвобождением оксида азота. Тиол-зависимое высвобождение NO из фуроксанов представлено на схеме.

	O				O		R'	N O−
R'	N	R"S	−		N				R	R'
			R'				R"S	N		+ NO
	O					O
R	N			R		−N	R	O	R"S	NO
	R"S−			R"S
								O2
	−							NO	O2
R"S	O		R'	−	SR"
	N O						R"SH
R'			R		N	ONO			NO2 + N2O3
R	N								HO−
					−NO		R"SNO
										NO−2 + NO3−
			R'		SR"
			R		NO

Как видно из схемы, фуроксаны мало стабильны по отношению к основаниям и нуклеофильным реагентам и разлагаются под действием тиолят-анионов. Производные 4–6 ингибируют спазмы сосудов, индуцированных норадреналином, превосходя по активности в этом отношении нитроглицерин, являются ингибиторами агрегации тромбоцитов, проявляют концентрационно-зависимую вазодилатирующую активность.

34	Пленарные доклады

	N						N			N
O	O S O			O		O S O		O	O
Ph S	N	O	Ph S				N	Ph S	N	O
O			O					O
	N O						N O		N O
	4				O		5		6

Применение фуроксанопиридазина 7 приводит к значительному гипотензивному действию без развития толерантности. Показания к использованию – кардиососудистые заболевания и гипертензия.

O

	O	N	N
			O
		N
	O		N
			7

При исследовании "гибридных" производных, с NO-донорной фуроксановой группой синтезирован ряд соединений, в которых в качестве базовых фрагментов выбран остаток никотинамида (и изоникотинамида), а терминальным заместителем является замещенный остаток фуроксана 8, 9.

			O			O
	O		N	O		N
			O			O
		O			O
	N		N	N		N
	H	O	N	H		O
N
		8			9

Практически все полученные соединения вызывают заметную релаксацию сосудов. "Гибридные" соединения, содержащие в качестве фрагмента фуроксановый цикл, созданы на основе целого ряда лекарственных препаратов, например известного антигипертезивного препарата – α1-адреноблокатора празозина. В синтезированном с такой целью соединении 10 α-фуранилкарбонильная группа заменена на фуроксанилкарбонильную.

Генеральный спонсор и организатор – InterBioScreen Ltd.

35

				O
			N		N
					O
MeO	N	N
				R	N
MeO	N				O
	NH2		10

Синтезированные "гибриды" проявляют различные фармакологические свойства. В одних случаях основной эффект связан с α1-адреноблокирующей активностью, в других – доминирует NO-вазодилатирующее действие. Для некоторых соединений типа 11 обнаружены оба хорошо сбалансированных вида активности, для других превалирует β-адреноблокирующая активность или зависимое от NO расширение сосудов.

							O
						R	N
					O		O
		R					N
O	N	X		O	O
		N O N	O
OH	H			MeO		OMe
					N
					H
	11				12

Другая группа "гибридных" соединений, содержащих в своей структуре фуроксановый цикл – производные 1,4-дигидропиридина, например, 12. Такие соединения, сходные по структуре с нифедипином, проявляют и NO-подобную активность, и активность, свойственную для антагонистов кальция.

Известные лекарственные препараты, способные генерировать оксид азота

Уже обсуждалось, что целый ряд широко используемых в медицинской практике лекарств, таких как нитраты, являются, в сущности, пролекарствами, биологическое действие которых обусловлено их способностью высвобождать оксид азота in vivo. В настоящее время представляется критически необходимым вновь вернуться к механизмам действия тех лекарств, которые по своей структуре схожи с соединениями, способными генерировать оксид азота и оценить вклад этого феномена в их биологическое действие.

Первая группа препаратов, которая представляла интерес для изучения указанной проблемы – известные антимикробные средства нитрофуранового ряда.

36	Пленарные доклады