Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

SYNTHESIS OF NOVEL 1-[ω-(4-BROMOPHENOXY)ALKYL]- AND 1-[ω-(4-BROMOBENZYLOXY)ALKYL] URACIL DERIVATIVES

Novikov M.S. 1 Ozerov A.A. 1
1 Volgograd Medical Scientific Centre
1315 KB
With the aim of finding new inhibitors of CMV replication the synthesis of new structural analogues of the known anti-CMV agents was carried out. 1-[4-(4-Bromobenzyloxy)butyl]uracil was obtained with a yield of 37 % by alkylation of excess of uracil with 4-(4-bromobenzyloxy)butyl-p-toluensulfonate in dimethylformamide solution in the presence of potassium carbonate at a temperature of 80-85  °C. Synthesis of 1-[[2-(4-bromobenzyloxy)ethoxy]methyl]uracil (yield 67 %) and 1-[[2-(4-bromobenzyloxy)ethoxy]methyl]-6-azauracil (yield 57 %) was based on the condensation of 2,4-bis(trimethylsilyloxy)pyrimidine or 3,5-bis(trimethylsilyloxy)-1,2,4-triazine with [2-(4-bromobenzyloxy)ethoxy]methyl chloride in anhydrous 1,2-dichloroethane at room temperature. 1-[2-[2-(4-Bromophenoxy)ethoxy]ethyl]uracil was obtained with a yield of 51 % by alkylation of uracil with 1-bromo-[2-(4-bromophenoxy)ethoxy]ethane in dimethylformamide in the presence of potassium carbonate at a temperature of 80-85  °C. The synthesized compounds are white crystalline substances, the chemical structure is confirmed by NMR spectroscopy. The physicochemical properties of new compounds are investigated.
uracil
6-azauracil
N-alkylation
human cytomegalovirus

Цитомегаловирусная (ЦМВ) инфекция является серьезной проблемой современного здравоохранения [5]. На сегодняшний день нет вакцины для профилактики и лечения ЦМВ-инфекции, но существует ряд препаратов, одобренных для лечения вызванных ЦМВ заболеваний в клинике, в частности, ганцикловир, цидофовир и фоскарнет. Данные препараты способны ингибировать ЦМВ-полимеразу и понижать репродукцию вируса у пациентов, у которых были установлены клинические симптомы ЦМВ-инфекции. Однако их использование в клинике сопровождается множеством нежелательных эффектов. В частности, все эти препараты проявляют заметную токсичность. Кроме того, они имеют низкую биодоступность, и для достижения терапевтической концентрации в крови требуется их внутривенное введение [6]. По этой причине поиск новых эффективных и безопасных ингибиторов репликации ЦМВ является актуальной задачей.

Ранее нами был описан ряд производных 9-[2-(фенокси)этил]- и 9-[2-(бензилокси)этил]производных аденина (1) (Х = ординарная связь, CH2; R = о-, м-, п-низший алкил, алкокси, арил, галоген) которые проявили мощное анти-ЦМВ действие в наномолярных концентрациях в HEL клеточной культуре [3]. Также нами были синтезированы 1-[ω-(4-бромфенокси)алкил]производные урацила, которые являются новым классом эффективных ненуклеозидных ингибиторов репликации ЦМВ. Одним из лидеров соединений этого ряда является 1-[5-(4-бромфенокси)пентил]урацил (2), который блокировал репликацию ЦМВ в HEL клеточной культуре в микромолярной концентрации [7].

Цель исследования

Поиск новых высокоактивных анти-ЦМВ агентов с улучшенными фармакокинетическими характеристиками на основе производных урацила, содержащих в положении N1 пиримидинового цикла арилоксиалкильный заместитель и отличающихся строением линкера, связывающего пиримидиновый цикл с ароматическим заместителем.

Материалы и методы исследования

Спектры ЯМР 1Н и 13С регистрировали на спектрометре «Bruker Avance 400» (400 МГц для 1H и 100 МГц для 13С) в ДМСО-D6, внутренний стандарт тетраметилсилан. Тонкослойную хроматографию выполняли на пластинах «Merk TLS Silica gel 60 F254» (Германия), элюент – этилацетат. Пластины проявляли с помощью УФ-лампы VL-6.LC (Франция). Для препаративной колоночной хроматографии использовали Kieselgel 60–200 μm, 60 A (Acros Organics, Бельгия). Температуры плавления измерены в стеклянных капиллярах на приборе «Mel-Temp3.0» (Laboratory Devices Inc., США).

1-[4-(4-Бромбензилoкси)бутил]урацил (3). Суспензию 3,1 г (27,7 ммоль) урацила и 1,4 г (10,1 ммоль) безводного карбоната калия в 30 мл диметилформамида перемешивают при температуре 80–85 °C в течение 1 ч, добавляют раствор 3,8 г (9,2 ммоль) 4-(4-бромбензилокси)бутил-п-толуолсульфоната (4) в 10 мл диметилформамида и перемешивают при той же температуре в течение 24 ч. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, фильтруют, фильтрат упаривают в вакууме, остаток очищают методом флэш-хроматографии, элюируя смесью хлороформ – этиловый спирт (10:1). Фракции, содержащие целевой продукт, объединяют, упаривают в вакууме, остаток кристаллизуют из этилацетата. Получают 1,2 г (37 %) белого мелкокристаллического вещества, Т. пл. 95,5-97,5 °C, Rf 0,44. Спектр ЯМР 1H, δ, м. д.: 1,51 квин (2H, J = 7,4 Гц, CH2); 1,63 квин (2H, J = 7,4 Гц, CH2); 3,42 т (2H, J = 6,1 Гц, NCH2); 3,66 т (2H, J = 7,1 Гц, OCH2); 4,41 с (2H, CH2O); 5,53 д (1H, J = 7,8 Гц, H-5); 7,27 д (2H, J = 8,1 Гц, H-2’, H-6’); 7,53 д (2H, J = 8,1 Гц, H-3’, H-5’); 7,63 д (1H, J = 7,8 Гц, H-6); 11,21 с (1H, NH). Спектр ЯМР 13C, δ, м. д.: 25,8; 26,4; 47,6; 69,6; 71,3; 101,1; 120,7; 129,8; 131,5; 138,4; 146,0; 151,3; 164,1.

1-[[2-(4-Бромбензилoкси)этокси]метил]урацил (5). К раствору 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидина (6), полученного путем силилирования 2,0 г (17,8 ммоль) урацила избытком гексаметилдисилазана, в 30 мл безводного 1,2-дихлорэтана добавляют раствор 5,0 г (17,9 ммоль) 2-(4-бромбензилoкси)этокси]метилхлорида (7) в 30 мл безводного 1,2-дихлорэтана, перемешивают при комнатной температуре в течение 16 ч, добавляют 10 мл 95 % этилового спирта, фильтруют, фильтрат упаривают досуха при пониженном давлении. Остаток очищают методом флэш-хроматографией на силикагеле, элюируя смесью хлороформ – этиловый спирт (10:1). Фракции, содержащие целевой продукт, объединяют, упаривают в вакууме, кристаллизуют из смеси этилацетат – гексан (2:1) и получают 4,25 г (67 %) белого мелкокристаллического вещества, Т. пл. 103,5-104,5 °C, Rf 0,39. Спектр ЯМР 1H, δ, м. д.: 3,54 дд (2H, J = 5,9 и 3,2 Гц, CH2); 3,66 дд (2H, J = 5,5 и 3,5 Гц, CH2); 4,44 с (2H, NCH2); 5,10 с (2H, OCH2); 5,60 д (1H, J = 7,8 Гц, H-5); 7,26 д (2H, J = 8,3 Гц, H-2’, H-6’); 7,52 д (2H, J = 8.3 Гц, H-3’, H-5’); 7,70 д (1H, J = 8,1 Гц, H-6); 11,33 с (1H, NH). Спектр ЯМР 13C, δ, м. д.: 68,4; 69,2; 71,5; 76,9; 101,9; 120,7; 129,8; 131,5; 138,2; 145,3; 151,4; 163,9.

1-[[2-(4-Бромбензилoкси)этокси]метил]-6-азаурацил (9). К раствору 2,4-бис(триметилсилилокси)-1,2,4-триазина (8), полученного силилированием 1,0 г (8,8 ммоль) 6-азаурацила избытком гексаметилдисилазана, в 20 мл безводного 1,2-дихлорэтана добавляют раствор 2,5 г (8,9 ммоль) 2-(4-бромбензилoкси)этокси]метилхлорида (7) в 20 мл безводного 1,2-дихлорэтана, перемешивают при комнатной температуре в течение 16 ч, добавляют 10 мл 95 % этилового спирта, фильтруют, фильтрат упаривают досуха при пониженном давлении. Остаток очищают методом флэш-хроматографией на силикагеле, элюируя смесью хлороформ – этиловый спирт (10:1). Фракции, содержащие целевой продукт, объединяют, упаривают в вакууме, кристаллизуют из смеси этилацетат – гексан (2:1) и получают 1,8 г (57 %) белого кристаллического вещества, Т. пл. 120,5-122,5 °C, Rf 0,55. Спектр ЯМР 1H, δ, м. д.: 3,55 дд (2H, J = 5,7 и 3,0 Гц, CH2); 3,71 дд (2H, J = 4,9 и 3,0 Гц, CH2); 4,45 с (2H, NCH2), 5,20 с (2H, OCH2); 7,26 д (2H, J = 8,3 Гц, H-2’, H-6’); 7,50 c (1H, H-5); 7,53 д (2H, J = 8,0 Гц, H-2’, H-6’); 12,22 c (1H, NH). Спектр ЯМР 13C, δ, м. д.: 68,7; 69,3; 71,5; 79,4; 120,7; 129,8; 131,5; 136,4; 138,2; 148,8; 157,3.

1-[2-[2-(4-бромфенокси)этокси]этил]урацил (10). Суспензию 5,4 г (48,2 ммоль) урацила и 2,5 г (18,1 ммоль) безводного карбоната калия в 50 мл диметилформамида перемешивают при температуре 80-85 °C в течение 1 ч, добавляют 5,2 г (16,1 ммоль) 1-бром-2-[2-(4-бромбензилокси)этокси]этана (11) и перемешивают при той же температуре в течение 36 ч. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, фильтруют, фильтрат упаривают в вакууме, остаток растирают с 20 мл диэтилового эфиром, фильтруют, осадок очищают методом флэш-хроматографии, элюируя смесью хлороформ – этиловый спирт (10:1). Фракции, содержащие целевой продукт, объединяют, упаривают в вакууме, остаток кристаллизуют из смеси изопропиловый спирт – гексан (3:1) и получают 2,9 г (51 %) белого мелкокристаллического вещества, Т. пл. 116-118 °C, Rf 0,36. Спектр 1H ЯМР, δ, м. д.: 3,64 т (2Н, J = 5,2 Гц, СН2); 3,72 т (2Н, J = 5,4 Гц, СН2); 3,84 т (2Н, J = 5,1 Гц, СН2); 4,05 т (2Н, J = 5,5 Гц, СН2); 5,49 д (1H, J = 7,9 Гц, H-5); 6,89 д (2H, J = 9,0 Гц, H-2’, H-6’); 7,42 д (2H, J = 9,0 Гц, H-3’, H-5’); 11,25 c (1H, NH). Спектр ЯМР 13C, δ, м. д.: 50,4; 70,7; 71,3; 72,0; 103,7; 115,4; 120,1; 135,5; 149,7; 154,3; 161,1; 167,1.

nov1.wmf

nov2.wmf

nov3.wmf

nov4.wmf

 

Результаты исследования и их обсуждение

1-[4-(4-Бромбензилокси)бутил]урацил (3) является изомером высокоактивного в отношении ЦМВ производного урацила 2, которые отличаются друг от друга положением атома кислорода в составе линкера, связывающего ароматический фрагмент и пиримидиновый цикл. Соединение 3 было получено путем алкилирования урацила 4-(4-бромбензилокси)бутил-п-толуолсульфонатом (4) в растворе диметилформамида в присутствии безводного карбоната калия. Для подавления образования побочного продукта N1,N3-замещения был использован 3-х кратный молярный избыток урацила, при этом выход целевого соединения 3 после хроматографической очистки составил 37 %:

Синтез 1-[[2-(4-бромбензилокси)этокси]метил]урацила (5) (X = CH), который также является аналогом соединения 3, заключался в конденсации эквимолярных количеств исходных 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидина (6) (X = CH) и [2-(4-бромбензилокси)этокси]метилхлорида (7). Условия конденсации, а также метод синтеза α-хлорэфиров, родственных соединению 7, ранее нами были опубликованы [2]. В аналогичных условиях путем конденсации 3,5-бис(триметилсилилокси)-1,2,4-триазина (8) (X = N) [4] и хлорэфира 7 был получен 1-[[2-(4-бромбензилокси)этокси]метил]-6-азаурацил (9) (X = N), являющийся 6-аза-аналогом соединения 5.

Так же, как и соединение 5, 1-[2-[2-(4-бромфенокси)этокси]этил]урацил (10) является структурным аналогом анти-ЦМВ агента 2. Ранее нами был разработан эффективный способ получения 1-[ω-(фенокси)алкил]производных урацила, который заключался в сплавлении при температуре 160–180 °С эквимолярных количеств 1-бром-ω-(фенокси)алканов и 2,4-бис(триметилсилилокси)пиримидинов [1, 7, 8]. Однако данный метод не приемлем в случае использования 1-бром-[2-(4-бромфенокси)этокси]этана (11), поскольку выделяющийся в результате конденсации триметилбромсилан в жестких условиях способен расщеплять диалкиловые эфиры. По этой причине целевое соединение 10 было получено путем алкилирования урацила бромидом 11 в растворе диметилформамида в присутствии карбоната калия при температуре 80–85 °C. Для подавления образования побочного продукта N1,N3-замещения также был использован 3-х кратный молярный избыток урацила. При этом выход целевого соединения 10 после хроматографической очистки составил 51 %.

Заключение

Осуществлен синтез 4 новых, ранее не описанных в литературе 1-[ω-(4-бромфенокси)- и ω-(4-бромбензилокси)алкил]производных урацила, являющихся структурными аналогами известных противовирусных агентов. Исследованы физико-химические и спектральные свойства полученных веществ. Новые соединения представляют значительный интерес в качестве потенциальных ненуклеозидных ингибиторов репродукции цитомегаловируса человека.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 13-04-01391а.