Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

СИНТЕЗ 9-МЕТОКСИ-10-ЗАМЕЩЕННЫХ 5-ДЕАЗАФЛАВИНОВ, БЕНЗО[B]ПИРИМИДО[5,4-G][1,8]НАФТИРИДИН-2,4-ДИОНОВ НА ОСНОВЕ 6-АМИНОУРАЦИЛОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Мелик-Оганджанян Р.Г. 1 Овсепян Т.Р. 1 Караханян Г.С. 1 Исраелян С.Г. 1 Арсенян Ф.Г. 1 Нерсесян Л.Э. 1 Агаронян А.С. 1
1 Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии Национальной академии наук Республики Армения Институт тонкой органической химии им. А.Л. Мнджояна
Реакцией аннелирования 6-аминозамещенных урацилов 2,3-диметоксибензальдегидом и 2-хлор-7-метил(метокси)хинолин-3-карбальдегидами синтезированы новые 9-метокси-10-замещенные 5-деазафлавины-пиримидо[4,5-b]хинолин-2,4(3H,10H)-дионы и 9,12-замещенные бензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтиридин-2,4-дионы. Исследованы их противоопухолевые свойства на моделе саркома 180. Для сравнительной оценки биологической активности изучено также воздействие названных гетероциклических систем на уровень метилирования опухолевой ДНК в условиях in vitro на модели саркома 180. Согласно полученным данным большинство изученных веществ вызывает заметное ингибирование уровня метилирования опухолевой ДНК. Установлена некоторая корреляция между in vitro и in vivo данными.
6-аминоурацил
аннелирование
5-деазафлавин
1,8-нафтиридин
опухолевая ДНК
саркома 180
1. Мелик-Оганджанян Р.Г., Овсепян Т.Р., Исраелян  С.Г., Тамазян Р.А., Айвазян А.Г., Паносян Г.А. // ЖОрХ. 2014, т. 50, Вып. 8. С. 1178-1181 [Melik-Ohanjanyan R.G., Hovsepyan T.R., Israelyan S.G.,Tamazyan R.A., Ayvazyan A.G., Panosyan G.A. //Russ. J. Org.Chem. 2014, Vol.50, N 8, p. 1161-1163. DOI 10.1134/S1070428014080156].
2. Мелик-Оганджанян Р.Г., Овсепян Т.Р., Исраелян  С.Г., Караханян Г.С., Минасян Н.С. // ЖОрХ. 2015, т.51, Вып.10. С. 1475-1478 [Melik-Ohanjanyan R.G., Hovsepyan T.R., Israelyan S.G., Karakhanyan G.S., Minasyan N.S. // Russ. J. Org.Chem. 2015, Vol.51, N 10, p. 1444-1448. DOI 10.1134151070428015100152].
3. Софьина З.П., Сыркин А.Б., Голдин А., Кляйн А. Экспериментальная оценка противоопухолевых препаратов в СССР и США. Москва, Медицина, 1980.
4. Ali H.I., Tomita K., Akaho E., Kambara H., Miura S., Hayakawa H., Ashida N., Kawashima Y., Yamagishi T., Ikaya H., Yoneda F., Nagamatsu T. // Bioorg. Med. Chem. 2007, Vol.15. P. 242-256.
5. Azad Nilofer, Zahnow A. Cinthia, Rudin M. Charles, Baylin B. Stephen. The future of epigenetic therapy in solid tumors – lessons from the past. Nat Rev Clin Oncol. 2013, V.10, N5, p. 256-266.
6. El-Gazzaz A.B.A., Hafez H.N., Nawwaz G.A.M. New acyclic nucleosides analogues as potential analgesic, anti-inflamatory, anti-oxidant and anti-microbial derived from pyrimido[4,5-b]quinoline //Eur.J.Med. Chem. 2009, Vol. 44, p. 1427-1436.
7. He Z., Milburn G., Danel A., Puchala A., Tomasik P., Rasaha D.// J. Mater. Chem. 1997. Vol. 7. p. 2323-2325.
8. Meth-Cohn O., Narine B., Tarnowski B., A. Yersatile New Synthesis of Quinolines and Related Fused Pyridines. Part 5. The Synthesis of 2-Chloroquinoline-3-karbaldehydes // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1981, 1520-1530.
9. Vanyushin B.F., Masin F.N., Vasiliev V.R., A.N. Belozersky. The content of 5-methylcytosine in animal DNA: the species and tissue specificity. Biochim. et Biophys. Acta, 1973, V. 299, p. 397-400.

Возрастающий интерес к созданию новых производных 5-деазафлавина-пиримидо [4,5-b]хинолин-2,4(3H,10H)диона обусловлен тем, что они признаны как новый класс таргетно действующих противоопухолевых агентов, обладающих широким спектром ингибирующей активности в отношении ряда опухолевых штаммов [4, 6]. Продолжая ранее начатые исследования по изысканию новых эффективных противоопухолевых средств среди производных 5-деазафлавина и бензо[b]пиримидо[5,4-g[1,8] нафтиридина[1,2] в настоящей работе осуществлен синтез ряда новых производных названных гетероцикли- ческих систем, изучены их противоопухолевые свойства и воздействие на уровень метилирования опухолевой ДНК. Синтез проведен по схеме (рисунок).

С целью уточнения роли заместителя в положении 10 на биологическую активность 9-метокси-5-деазафлавина в качестве исходных соединений были выбраны различные 6-алкил-, фенил-, бензиламинозамещенные урацилы 1а-е, полученные обработкой 6-хлорурацила соответствующими алкил- или ариламинами [1,4,6]. Циклоконденсация последних с 2,3-диметоксибензальдегидом по разработанному нами методу привела к намеченным 5-деазафлавинам 3а-е [1,2]. Реакцией аннелирования тех же 6-аминозамещенных урацилов 1а-е 2-хлор-7-метил(или метокси)хинолин-3-карбальдегидами, синтезированными методом Вильсмеера [8], получены 12-или 9,12-замещенные бензо[b]пиримидо[5,4-g[1,8]нафтиридин-2,4-дионы 5а-е. Последние представляют интерес в качестве структурной основы многих биологически активных соединений [6,7]. Гетероциклизация протекает при кипяченни 6-аминозамещенных урацилов 1а-е с альдегидами 4а-с в ДМФА в течение 8-10 ч.

melik1.tif

1,3a-e, R=Me(a), (CH2)3 OH(b), Ph(c), C6H3-2-OH-5-CH3(d),Bn(e). 4a-c, =H(a), R’=CH3(b), R’=ОCH3(с). 5a-e, R=(CH2)3OH,R’=H(a); R=Bn, R’=H(b); R=Me, R’=9-Ме(с); R=(CH2)3OH, R’=9-Me(d); R=Ph, R’=9-OMe (e)

Чистота и строение синтезированных соединений подтверждены методами ТСХ, ЯМР1Н и элементным анализом.

Экспериментальная химическая часть

Спектры ЯМР 1H регистрировали на спектрометре Varian Mercury-300VX с рабочей частотой 300 МГц, внутренний стандарт – ТМС. Температуры плавления определяли на микронагревательном столике «Boetius 72/2064». Ход реакций контролировали методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254 в системах хлороформ–этанол, 4:1 или диоксан–бензол, 3:1, проявление УФ облучением.

9-Метокси-10-замещенные 5-деазафлавины 3а-е описаны нами в работе [2].

Тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтиридин-2,4-дионы(5а-е). Общая методика. Смесь 1ммоль соответствующего урацила 1а-е, 1ммоль 2-хлорхинолин-3- или 2-хлор-7-метил(метокси)хинолин-3-карбальдегида 4 в 20 мл ДМФА кипятят 8-10 ч. Конец реакции контролируют методом ТСХ. Отгоняют растворитель, твердый остаток дважды промывают метанолом, затем диэтиловым эфиром и сушат на воздухе.

12-(3-Гидроксипропил)-2,3,4,12-тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафти- ридин-2,4-дион(5а). Выход 47 %, т.пл. > 360 °С. Спектр ЯМР1H, б, м.д.: 1.95-2.05 м (2Н, CH2), 3.58 тд. (2Н,CH2ОН,J1, 6.4, J2 5.2 Гц), 4.58 т (1Н, ОН, J 5.2 Гц), 4.91 т (2Н, NCH2, J 7.0 гц), 7.65 дд (1Наром., J1 9.0, J2 2.4 Гц), 7.95-8.21 м (3Наром.), 9.03 с (1Н,=СН), 9.15 с (1Н, =СН), 11.21 уш.с (1Н, NH). Найдено, %: С 63.57; Н 4.62; N 17.38. C17 H14 N4 O3. Вычислено, %: C 63.34; H 4.37; N 17.38.

12-Бензил-2,3,4,12-тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтиридин-2,4-дион (5b). Выход 52 %, т.пл. 346–347 °С. Спектр ЯМР1H, б, м.д.: 6.08 с (2Н, NCH2), 7.21-7.48 м (5Наром.), 7.65 т (1Наром.), 7.91-8.08 м (2Наром), 8.18 д (1Наром., J 9.1 Гц), 9.07 с (1Н,=СН), 9.24 с (1Н,=СН), 11.27 уш.с (1Н, NH). Найдено, %: С 71.33; Н 3.64; N 15.53. C21 H14 N4 O2. Вычислено, %: C 71.17; H 3.98; N 15.81.

9,12-Диметил-2,3,4,12-тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтиридин-2,4-дион (5с). Выход 71 %, т.пл. 343–345 °С. Спектр ЯМР1H, б, м.д.: 2.59 с (3Н, CH3), 4.03 с (3Н, NCH3), 7.42 дд (1Наром., J1 9.1,J2 2.4 Гц), 7.80-8.29 м (2Наром.), 9.02 с (1Н, =СН), 9.21 с (1Н, =СН). ). Найдено, %: С 65.47; Н 7.39; N 19.02. C16 H12 N4 O2. Вычислено, %: C 65.74; H 7.58; N 19.16.

9-Метил-12-(3-гидроксипропил)-2,3,4,12-тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g] [1,8]нафтиридин-2,4-дион (5d). Выход 63 %, т.пл > 360 °С. Спектр ЯМР1H, б, м.д.: 1.92-2.03 м (2Н, CH2), 2.59 с (3Н, CH3), 3.55 тд (2Н, CH2ОН, J1 6.4, J2 5.2 Гц), 4.61 т (1Наром., J1 9.0,J2 2.4 Гц), 4.91 т (2Н, NСН2,J 7.0 гц), 7.51 дд (1Наром., J1 9.0,J2 2.4 гц), 7.85 д (1Наром., J2.4 гц), 8.09 д (1Наром., J 9.0 Гц), 9.02 c (1Н, =СН), 9.18 с (1Н, =СН), 11.21 уш.с. (1Н, NН). Найдено, %: С 64.35; Н 5.41; N 16.37. C18H16N4O3. Вычислено, %: C 64.08; H 5.07; N 16.60.

9-Метокси-12-фенил-2,3,4,12-тетрагидробензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтири-дин-2,4-дион (5е). Выход 65 %, т.пл > 300 °С. Спектр ЯМР1H, б, м.д.: 3.90 с (3Н, ОСН3), 6.89 д (1Наром., J 2.0 Гц), 7.25 дд (1Наром., J1 9.0,J2 2.0 Гц), 7.32-7.65 м (5Наром), 8.09 д (1Наром., J 9.0 Гц), 9.09 с (1Н, =СН), 9.15 с (1Н, =СН), 11.17 с (1Н, NН). Найдено, %: С 68.35; Н 3.57; N 15.32. C21 H14 N4 O3. Вычислено, %: C 68.10; H 3.81; N 15.13.

Экспериментальная биологическая часть

Уровень метилирования ДНК определяли на модели перевиваемой опухоли мышей саркоме 180, извлеченной после забоя животных методом передозировки эфирного наркоза. К опухолевому гомогенату добавляли 3х10-6 М раствора исследуемых веществ (на 10г опухоли 12,5мл раствора). В качестве растворителя использовали 0,5 % раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). После инкубации в термостате при 37оС, в течение 24 ч экстрагировали ДНК фенольно-хлороформенным методом [9], затем осуществляли кислотный гидролиз ДНК до азотистых оснований: гуанин (Г), цитозин (Ц), 5-метилцитозин (5МЦ), аденин (А), тимин (Т). С помощью тонкослойной хроматографии в растворителе н-бутанол:вода:аммиак (60:10:0,1) проводили спектрофотометрию элюатов всех оснований.

Противоопухолевую активность 9-метокси-10-замещенных 5-деазафлавинов 3а-е и бензопиримидонафтиридинов 5а-е изучали на модели саркома 180 согласно [3]. Соединения вводили животным в виде взвеси в КМЦ в дозе 125 мг/кг, спустя 48 ч после перевивки опухоли, внутрибрюшинно, ежедневно, в течение 6 дней. Контрольные животные в те же сроки эксперимента получали эквивалентный объем растворителя (КМЦ). Через 24 ч после последней инъекции животных забивали, определяли процент торможения роста опухоли по отношению к контролю, согласно общеизвестной формуле [3]. В опытах использовали 70 белых беспородных мышей обоего пола с исходным весом 20-24 г.

Полученные данные обрабатывали статистически согласно методу Стъюдента-Фишера.

Опухолевая ДНК, выделенная в ходе эксперимента, принадлежит к АТ-типу. Количество (Г+Ц+МЦ) в них составляет 41,7-44,2 моль %. Нуклеотидный состав ДНК соответствует правилам Чаргаффа.

Согласно полученным данным, четкое различие между образцами ДНК из опухолевой ткани после воздействия соединений 3а-e и 5a-e обнаруживается только в отношении содержания 5-МЦ. Из приведенных в таблице данных следует, что большинство изученных веществ вызывает заметное ингибирования уровня метилирования опухолевой ДНК. При этом наибольшим деметилирующим действием среди 5-деазафлавинов 3а-е обладали производные, содержащие гидроксипропил-, бензил-, 2,4-замещенный фенил- и фенил- фрагменты в структуре (3b, 3е, 3d, 3с). Они угнетали метилирование ДНК соответственно на 63,3; 58,3; 49,2 и 41,7 % (P < 0,05). Среди бензопиримидонафтиридинов 5а-е относительно эффективными оказались 3-гидроксипропил- и 9,12-диметилзамещенные аналоги 5а и 5с, которые ингибировали уровень метилирования ДНК соответственно на 50,8 и 45,8 % (P < 0,05). Деметилирующая способность соединений может быть обусловлена их влиянием на аномально метилированные гены, приводящие к торможению роста опухоли [5].

Нуклеотидный состав опухолевой ДНК

Соединение

Содержание оснований в ДНК, мол. %

Угнетение уровня метилирования, %

Г

Ц

5-МЦ ± ς

А

Т

Г+Ц+5-МЦ

Саркома 180

21,81

20,61

1,20 ± 0,03

28,19

28,19

43,62

 

20,85

19,85

1,00 ± 0,02 P < 0,05

29,15

29,15

41,7

-

3b

21,98

21,54

0,44 ± 0,02 P < 0,05

28,02

28,02

43,96

63,3

21,15

20,45

0,70 ± 0,04 P < 0,05

28,85

28,85

42,3

41,7

3d

21,31

20,70

0,61 ± 0,03 P < 0,05

28,69

28,69

42,62

49,2

21,47

20,97

0,50 ± 0,05 P < 0,05

28,53

28,53

42,94

58,3

22,06

21,47

0,59 ± 0,04 P < 0,05

27,94

27,94

44,12

50,8

5b

21,58

20,56

1,02 ± 0,05 P < 0,05

28,43

28,43

43,16

15

21,59

20,94

0,65 ± 0,01 P < 0,05

28,41

28,41

43,18

45,8

5d

21,61

20,75

0,86 ± 0,02 P < 0,05

28,39

28,39

43,22

28,3

21,99

20,89

1,10 ± 0,02 P < 0,05

28,01

28,01

43,98

-

В химиотерапевтических экспериментах некоторые производные 5-деазафлавина 5а-е и бензопиримидонафтиридина 5а-е проявили слабую или умеренную противоопухолевую активность в отношении саркомы 180, угнетая ее рост на 32-50 % (P < 0,05). При сравнительной оценке полученных результатов установлена некоторая корреляция между in vitro и in vivo данными. Так, 3-гидроксипропилзамещенный аналог 5-деазафлавина (3b), обладающий выраженным деметилирующим действием в опытах in vitro (63,3 %), в in vivo условиях также проявляет наибольшую противоопухолевую активность (ингибирование роста саркомы 180 на 50 %, P < 0,05). Аналогичным образом соединение 3е с относительно меньшим деметилирующим действием (58,3 %), обладало слабой терапевтической активностью (торможение роста опухоли на 30,5 %, P < 0,05). В отличие от прозводных 5-деазафлавина аналоги бензопиримидонафтиридинов с умеренными деметилирующими свойствами (5а и 5с) в химиотерапевтических опытах не проявили достоверное противоопухолевое действие.

Выводы

На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:

Осуществлен синтези новых 9,12-замещенных бензо[b]пиримидо[5,4-g][1,8]нафтиридин-2,4-дионов. Изучением протовоопухолевых свойств описанных соединений и их воздействия на уровень метилирования опухолевой ДНК в условиях in vitro показано, что большинство из них проявляют значительное ингибирование уровня метилирования опухолевой ДНК и слабую или умеренную противоопухолевую активность. Установлена корреляция методу in vitro и in vivo данными, что указывает на перспективность поиска более эффективных соединений в этих рядах.


Библиографическая ссылка

Мелик-Оганджанян Р.Г., Овсепян Т.Р., Караханян Г.С., Исраелян С.Г., Арсенян Ф.Г., Нерсесян Л.Э., Агаронян А.С. СИНТЕЗ 9-МЕТОКСИ-10-ЗАМЕЩЕННЫХ 5-ДЕАЗАФЛАВИНОВ, БЕНЗО[B]ПИРИМИДО[5,4-G][1,8]НАФТИРИДИН-2,4-ДИОНОВ НА ОСНОВЕ 6-АМИНОУРАЦИЛОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 6-3. – С. 455-458;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9630 (дата обращения: 24.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074