N-Sübstitüe Amidin Grubu Taşıyan Benzimidazol Türevi Bileşiklerin Sentez, Yapı Aydınlatmaları ve Antimikrobiyal Etkileri Üzerinde Çalışmalar.
Studies on the Synthesis, Structure Eludication of Some N-Substituted Amidino Benzimidazole Derivatives and Evaluation of Their Antimicrobial Activity.
Yazar: MEHMET ALP
Danışman: PROF.DR. HAKAN GÖKER
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antifungal aktivite = Antifungal activity ; Antiprotozoal ajanlar = Antiprotozoal agents ; Benzimidazol türevleri = Benzimidazole derivatives ; Yapı aktivite ilişkisi = Structure activity relationship

Özet:
Bu çalısmada, ilk olarak 4-amino-3-nitrobenzonitril, kuru HCl gazı ile doyurulmus mutlaketanol ile imidat esteri hazırlandı. Daha sonra fazla stabil olmayan bu imidat esteri NH3 gazıgeçirilmis etanol ile 4-amino-3-nitrobenzamidin (1)'e dönüstürüldü. Pd/C Katalizörlügünderedüksiyon yapılarak 3,4-diaminobenzamidin (2) elde edildi. Daha sonra Bilesik 2'nin,polifosforik asit varlıgında 3,4-dinitrobenzoik asit ile benzimidazol siklizasyon reaksiyonuyapılarak 2-(3,4-dinitrofenil)-benzimidazol-5-karboksamidin (3) sentezlendi. Her iki nitrogrubunun redüksiyonu yapılarak 2-(3,4-diaminofenil)-benzimidazol-5-karboksamidin (3)bilesigine ulasıldı. 4-Klorofenol'ün 2-fluorobenzaldehit, 4-fluorobenzaldehit,2,5-difluorobenzaldehit ile; ve 3,4-dimetoksifenol'ün 4-fluorobenzaldehit ile kondensasyonreaksiyonları sonucunda ilgili sübstitüe-feniloksibenzaldehit (5-8) türevleri sentezlendi.2-(3,4-diaminofenil)-benzimidazol-5-karboksamidin (3) bilesiginin sentezi yapılan (5-8) veticari olarak satın alınan çesitli aldehit türevlerinin sodyum metabisülfit katım ürünleri ilereaksiyonuyla sonuç ürünlerin (9-26) sentezi tamamlandı.Bu çalısmada 18 orijinal sonuç ürünün sentezi (2'si orijinal olmak üzere 8 ara ürünüzerinden) gerçeklestirildi. Elde edilen türevlerin saflık kontrolleri, ergime noktası, TK veRP-HPLC incelemeleri ile yapıldıktan sonra yapıları elementel analiz, 1H-NMR, 13C-NMR,19F-NMR, 2D-COSY, 2D-HSQC spektrumları ve Mass (ESI+) spektral verileriyle kanıtlandı.Sentezlenen bilesiklerin (9-26) Trypanosoma brucei rhodesiense, Trypanosomacruzi, Leishmania donovani ve Plasmodium falciparum olmak üzere dört farklı parasitikprotozoaya karsı gösterdikleri in vitro etkileri tarandı. Bu tarama yönteminde, bisbenzimidazoltürevi bilesikler iki farklı konsantrasyonda, 0.81 ve 4.85 ?M, test edildi. Eldeedilen sonuçlara bakıldıgında, düsük konsantrasyonda (0.81?M) tüm bilesiklerinP. falciparum'a karsı önemli düzeyde inhibitör etki gösterdikleri, bilesiklerden onüçününT. b. rhodesiense'ye karsı dikkat çekici inhibitör aktiviteye sahip oldugu belirlendi ve dahaileri etki deneyleri yapılarak IC50 degerleri saptandı. Buna karsın, bilesiklerden hiçbirininT. cruzi ve L. donovani'ye karsı önemli sayılabilecek düzeyde inhibitör etkiye sahipolmadıgı görüldü ve IC50 degerleri saptanmadı. Sentezlenen bilesiklerin Candida albicans veCandida krusei'ye karsı olan in vitro antifungal etkileri Makrodilüsyon Broth Yöntemikullanılarak test edildi. Bilesiklerin memeli (sıçan iskelet kası miyoblast, L6) hücrelerineolan sitotoksik etkileri podofilotoksin ile karsılastırmalı olarak degerlendirildi.Bilesik 10, 17 ve 24, sırası ile 0.041, 0.06 and 0.036 ?g/ml IC50 degerleri ile T. b.rhodesiense karsı en etkili türevlerdir. Antipmalaryal etki açısından en etkili türevler 9, 10 ve17'dir ve IC50 degerleri 0.007, 0.010 ve 0.008 ?g/ml'dir. Bilesik 25 (IC50 = 0.78 ?g/ml) ve12 (IC50 = 1.56 ?g/ml), C. albicans'a karsı en etkili türevlerdir. C. krusei'ye karsı en etkilitürevler, 6.25 ?g/ml'lik IC50 degerleri ile bilesik 13 ve 24'dür. Genel olarak, sentezlenenbilesikler (9-26) parasitik organismalara karsı hücresel sitotoksisite açısından iyi selektivitegöstermektedir.Biyolojik etki ile yapı arasındaki kantitatif iliskiyi açıklamak üzere bilesiklerinprotozoa ve mantarlara karsı gösterdigi inhibitör aktivite ile çesitli parametreler arastırılmısve en iyi korelasyonun, bilesiklerin Log P degerleri ile T. b. rhodesiense'ye olan etkileriarasında oldugu bulunmustur.

Abstract:
In this study, at the first step, 4-amino-3-nitrobenzonitrile was converted to imidate ester byusing anhydrous ethanol with saturated dry HCl gas, followed by the unstable ester wasimmediately converted to 4-amino-3-nitrobenzamidine (1) with passing through NH3 gas inethanol. The Pd/C catalyzed reduction of 1 gave 3,4-diaminobenzamidin (2). Benzimidazolcyclization was performed by heating 2 with the 3,4-dinitrobenzoic acid in polyphosphoricacid, and 2-(3,4-dinitrophenyl)-benzimidazole 5-carboxamidine was obtained (3). Reductionof both nitro group yielded 2-(3,4-diaminophenyl) benzimidazole-5-carboxamidine (4).Condensation of 4-chlorophenol with 2-fluorobenzaldehyde, 4-fluorobenzaldehyde,2,5-difluoro-benzaldehyde; and 3,4-dimetoxyphenol with 4-fluorobenzaldehyde yielded thecorresponding substitue-phenyloxybenzaldehydes (5-8). The final compounds (9-26) wereobtained by condensation of 2-(3,4-diaminophenyl)-benzimidazole-5(6)-carboxamidine (4)with Na2S2O5 adduct of 5-8 and commercial arylaldehydes in DMF.A series of novel 18 final compounds (with 2 novel and 6 known intermediates) wasprepared in this study. The purity of these compounds was checked with their melting points,TLC and tR retentation times in reverse phase HPLC. The chemical structures of thecompounds were elucidated with their 1H-NMR, 13C-NMR, 19F-NMR, 2D-COSY,2D-HSQC spectrum, Mass (ESI+) spectral data and their elemantel analysis.The synthesized compounds (9-26) were screened for their in vitro activity againstfour parasitic protozoa, Trypanosoma brucei rhodesiense, Trypanosoma cruzi, Leishmaniadonovani and Plasmodium falciparum. The medium-throughput screening method was usedto test the compouds at two concentrations, 0.81 ?M and 4.85 ?M, respectively. Accordingto medium-throughput screening results, all compounds have significant inhibitory activityagainst P. falciparum and thirteen of them have remarkable inhibitory activity against T. b.rhodesiense at low concentration, its IC50 values were determined. On the other hand, noneof these compounds displayed appreciable inhibitory activity against T. cruzi and L.donovani, therefore not further investigated to determine their IC50 values. The in vitroantifungal activity of the synthesized compounds against Candida albicans and Candidakrusei is evaluated with Macrodilution Techniques. The cytotoxic potentials of thesecompounds on mammalian (rat skeletal muscle myoblast, L6) cells were also assessed andcompared to that of podophyllotoxin.Compound 10, 17 and 24, with IC50 values of 0.041, 0.06 and 0.036 ?g/mlrespectively, are the most active monocation against T. b. rhodesiense. The most potentantiplasmodial compounds, 9, 10, 17, showed IC50 values as 0.007, 0.010 and 0.008 ?g/mlrespectively. Compound 25 (IC50 = 0.78 ?g/ml) and 12 (IC50 = 1.56 ?g/ml) were highlyeffective against C. albicans. Compounds 13 and 24 exhibited the best antifungal activityagainst C. krusei with IC50 value of 6.25 ?g/ml. In general, there was good selectivity for theparasitic organisms by synthesized compounds (9-26) as judged from their cellularycytotoxicity.In order to explain the quantitative structure activity relationship between thesynthesized compounds and their inhibitory activities against the selected protozoa andfungi, several parameters have been used. The best correlation was found with Log Pvalues of the synthesized compounds against T. b. rhodesiense.