Bazı yeni mono ve dikatyonik benzimidazol karboksamidin türevlerinin sentezi yapılarının aydınlatılması ve antimikrobiyal, antikanser etkilerinin incelenmesi
Synthesis, structure elucidation and  antimicrobial, anticancer activity of some new mono and dicationic benzimidazole carboxiamidine derivatives
Yazar: ÇİĞDEM KARAASLAN
Danışman: PROF. DR. ALİ HAKAN GÖKER
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Eczacılık Bölümü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Antiprotozoal ajanlar = Antiprotozoal agents ; Benzimidazoller = Benzimidazoles ; Farmasötik kimya = Chemistry-pharmaceutical ; İlaçlar-araştırma safhasında = Drugs-investigational

Özet:
Bazı Yeni Mono ve Dikatyonik Benzimidazol  Karboksamidin Türevlerinin Sentezi, Yapılarının Aydınlatılması ve Antimikrobiyal, Antikanser Etkilerinin İncelenmesi

Bu çalışmada, ilk olarak 4-amino-3-nitrobenzonitrilin nitro grubu, Pd/C katalizörlüğünde hidrojen gazı ile redüklenerek 3,4-diamino benzonitril  bileşiği (1)  hazırlandı. Daha sonra bu ve diğer benzen-1,2-diamin türevlerinin ilgili sübstitüe aril isotiyosiyanatlarla, EDCI katalizörlüğünde, basınç altında gerçekleşen halka siklizasyon reaksiyonu ile anilino benzimidazol türevleri elde edildi (2-13). Bu bileşiklerdeki siyano grubu Pinner reaksiyonu ile önce imidat esterlerine ardından da hemen ilgili amin türevleri ile amidin'e dönüştürülerek dikatyonik  2-((4-amidinofenil)amino)-1H-benzimidazole-5(6)-karboksamidine türevlerine ve  monokatyonik 4-((1H-benzimidazole-2-yl)amino)benzen-1- karboksamidin ve 2-(fenilamino)-1H-benzimidazole-5(6)-karboksamidin türevlerine geçildi (14-41). Dikatyonik türevlere kolon kromatografisi ile saflaştırma işlemi yapıldıktan sonra  bileşikler etanolden kristallendirildi. Monokatyonik türevlerde ortam bazikleştirildikten sonra bileşikler etanolden kristallendirilerek saflaştırıldı. Bazı türevlerin HCl tuzları, etanolik HCl-eter karışımı ile elde edildi.

	Bu çalışmada 28 orijinal sonuç ürünün sentezi gerçekleştirildi. Elde edilen türevlerin saflık kontrolleri, erime noktası, İTK ve TF-HPLC incelemeleri ile yapıldıktan sonra, yapıları elementel analiz, 1H-NMR, 13C-NMR, 2D-COSY, 2D-HSQC spektrumları ve Mass (ESI+) spektral verileriyle kanıtlandı.

	Sentezlenen bileşiklerin bir bölümünün (14-18,20,26,32,35,36,38,40) Trypanosoma brucei rhodesiense ve Plasmodium falciparum' a karşı in vitro antiprotozoal etkileri tarandı. T.b. rhodesiense' e karşı aktivite değerleri ele alındığında, dikatyonik anilino benzimidazol türevlerinin monokatyonik türevlere göre daha yüksek antiprotozoal etkinlik gösterdikleri görülmektedir. Özellikle sübstitüe olmayan diamidin türevi bileşik 14,  0.002 µg/ml   IC50 değeri ile referans bileşik melarsoprol' den (IC50 = 0.003 µg/ml) bile daha yüksek etkinlik göstermiştir. Dikatyonik türevler arasında,  bileşik 18 (IC50 = 0.003 µg/ml)  referans bileşik ile aynı derecede  aktivite gösterirken,  bileşik 16 (IC50 = 0.004 µg/ml), bileşik 15 (IC50 = 0.013µg/ml) ve sec-butil grubu taşıyan bileşik 17 (IC50 = 0.011 µg/ml) oldukça etkili türevlerdir. P. falciparum' a olan aktivite değerleri incelendiğinde ise yine dikatyonik türevlerin daha aktif  olduğu, bileşik  18' in  (IC50 = 0.020 µg/ml) ve bileşik 14'ün (IC50 = 0.031 µg/ml)  referans bileşik klorokin (IC50 = 0.004 µg/ml) kadar olmasa da,  ona yakın sayılabilecek ölçüde  aktivite gösterdikleri görülmektedir. Ayrıca bu oniki bileşiğin sitotoksisiteleri sıçan iskelet miyoblast (L6) hücreleri üzerinde incelendi ve bileşiklerin IC50 değerlerinin podofilotoksine kıyasla oldukça yüksek olması,  bileşiklerin sitotoksisitelerinin  düşük olduğunu gösterdi.

Ayrıca sentezlenen mono ve dikatyonik bileşiklerin tümünün, MCF-7 olarak bilinen kanserli meme hücrelerindeki inhibitör etkinlikleri MTT testi ile incelendi. Alınan IC50 sonuçlarının klinikte referans olarak kullanılan bileşiklerden (imatinib mesilat, IC50 =0.0096 µg/ml ve  dosetaksel, IC50 =0.0131 µg/ml) bile daha etkin olması ümit verici olmuştur. Sentezlenen bileşikler arasında en düşük  IC50  değerini  0.0046  µg/ml ile mono amidin yapısındaki bileşik 31 göstermiştir. Bileşik 37, 19, 24 ve 15 sırasıyla gösterdikleri, 0.0058 µg/ml, 0.0063 µg/ml), 0.0073 µg/ml,0.0088 µg/ml değerleri ile yine referans bileşiklerden daha yüksek aktivite göstermişlerdir. Sentezlenen türevlerin büyük bölümü imatinib ve dosetaksele oldukça yakın aktivite göstermişlerdir.

Abstract:
Synthesis, Structure Elucidation and  Antimicrobial, Anticancer Activity of Some New Mono and Dicationic Benzimidazole Carboxamidine Derivatives 


Uncommercial starting materials were prepared according to the literature methods. At first step, 3,4-diamino benzonitrile (1) was prepared by the reduction of 4-amino-3-nitro benzonitrile using Pd/C catalyzed reduction. Anilino benzimidazole cyclization was performed between compound 1 and several o-phenylendiamine derivatives with related arylisothiocynates by using EDCI polymer under pressure (2-13). These nitrile intermediates  were converted to imidate esters by using anhydrous ethanol with saturated dry HCl gas, followed by the unstable esters were immediately converted to amidine derivatives with  NH3 gas and other related amines, finally targeted dicationic 2-((4-amidinophenyl)amino)-1H-benzimidazole-5(6)-carboxamidine and monocationic derivatives 4-((1H-benzimidazole-2-yl)amino)benzene-1-carboxamidine and 2-(phenylamino)-1H-benzimidazole-5(6)-carboxamidin (14-41) derivatives were prepared. Dicationic compunds were purified by colon chromotography, followed crystallization from ethanol. Monocationic compounds were purified by only crystallization from ethanol. The HCl salt of some derivatives were prepared by ethanolic HCl. 

A series of novel 28 final compounds and 12 intermediates (10 novel) were prepared in this study. The purity of these compounds was checked with their melting points, TLC and retentation times (tR) in reverse phase HPLC. The chemical structures of the compounds were elucidated with their 1H-NMR, 13C-NMR, 2D-COSY,  2D-HSQC,  spectrum, Mass (ESI+) spectral data and their elementel analysis.

The synthesized compounds (14-18, 20,26,32,35,36,38,40)  were screened for their in vitro activity against two parasitic protozoa, Trypanosoma brucei rhodesiense, and Plasmodium falciparum. Among them a series of 12 compounds were investigated for their antiprotozoal activity. Compound 14 is the most active compound, with IC50=0,002µg/ml, against T.b.rhodesiense. Compounds 18 (IC50 = 0.003 µg/ml), 16 (IC50 = 0.004 µg/ml), 15 (IC50 = 0.013 µg/ml), 17 (IC50 = 0.011 µg/ml) were also more active against T.b.rhodesiense than melarsoprol (IC50 = 0.003 µg/ml). The most potent antiplasmodial compounds  18 (IC50 = 0.020 µg/ml) and 14 (IC50 = 0.031 µg/ml) against P. falciparum, exhibit very close activity to the chlorokine (IC50 = 0.004 µg/ml). Cytotoxicity of these twelve compounds were examined in rat skeletal L6 myoblast cells. According to the obtained IC50 values, synthesized compounds showed lower cytotoxicity than podophylotoxin. 

All synthesized compounds screened for their antiproliferative activity against human breast cancer cell line MCF-7. Compounds 31, 37, 19, 24, 15 exhibit better antiproliferative activities than the reference compounds imatinib (IC50 =0.0096 µg/ml)  and  dosetaksel (IC50 =0.0131 µg/ml). Among them, compound 31 is the most active with the IC50= 0.0046 µg/ml value. Some other compounds have also good antiproliferative activity as well as reference compounds.