Синтез 2-(арилсульфонамидо) производных 6-замещеннных пиримидин-4(3 h)-онов как вероятных противовирусных агентов

Синтез 2-(арилсульфонамидо) производных 6-замещеннных пиримидин-4(3#)-онов как вероятных противовирусных агентов Гейсман А. Н.1, Парсанова В. А.2, Озеров А. А.3, Новиков М. С.4

гГейсман Александр Николаевич / Geisman Alexander Nikolaevich - кандидат фармацевтических наук, младший научный

сотрудник;

2Парсанова Валентина Александровна / Parsanova Valentina Alexandrovna - студент, фармацевтический факультет;

3Озеров Александр Александрович / Ozerov Alexander Alexandrovich - доктор химических наук, профессор;

4Новиков Михаил Станиславович / Novikov Mikhail Stanislavovich - доктор фармацевтических наук, доцент, кафедра фармацевтической и токсикологической химии,

Волгоградский государственный медицинский университет, г. Волгоград

Аннотация: осуществлен синтез 6-замещенных производных 2-(арилсульфонамидо) пиримидин-4(3H)-она, содержащих моно- и диарильный фрагменты, соединенные линкером с положением 6 пиримидинового цикла. Исходные этиловые эфиры 4-замещенной 3-оксобутановой кислоты получены взаимодействием соответствующих спиртов, а также N-метиланилина с этил-3-оксо-4-хлорбутаноатом. Циклоконденсация полученных кетоэфиров с арисульфонилгуанидинами в присутствии метоксида натрия в среде абсолютного метанола приводила к образованию целевых соединений с выходами 28-56 %. Синтезированные вещества рассматриваются как возможные высокоэффективные противовирусные агенты, активные в отношении вируса гепатита C.

Abstract: the synthesis of 6-substituted 2-(arylsulfonamido)pyrimidin-4(3H)-one derivatives containing mono- and diaryl substituents connected to position 6 of pyrimidine ring via short linker was performed. Starting ethyl esters of 4-substituted 3-oxobutanoic acid were obtained by interaction of corresponding alcohols and N-methylaniline with ethyl 4-chloro-3-oxobutanoate. Cyclocondensation of ketoesters with arylsulfonylguanidines in presence of sodium methoxide in absolute methanol yielded target compounds (28-56 %). The synthesized compounds are regarded as feasible highly effective anti-HCV agents.

Ключевые слова: вирус гепатита С, производные пиримидина, сульфонамиды, противовирусные агенты. Keywords: hepatitis C virus, pyrimidine derivatives, sulfonamides, antiviral agents.

Инфекция, вызываемая вирусом гепатита C (ВГС), является серьезной проблемой мирового здравоохранения. С ВГС-инфекцией связано большинство случаев цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы, приводящих к необходимости трансплантации печени [1]. С момента идентификации вируса в 1989 году ежегодно в мире регистрируется около 500 тысяч летальных исходов, связанных с ВГС-ассоциированными заболеваниями. Общее число ВГС-инфицированных в глобальном масштабе составляет 130-150 миллионов человек [2].

Вирус гепатита С - небольшой РНК-содержащий оболочечный вирус, принадлежащий к роду Hepacivirus семейства Flaviviridae [3]. Вирусный геном кодирует полипротеин, который претерпевает посттрансляционный процессинг протеазами вируса и клетки-хозяина с образованием 10 белков, из которых 4 являются структурными (C, E1, E2 и p7), а 6 остальных - неструктурными (NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A и NS5B) [4].

До 2011 г. терапия ВГС-инфекции основывалась на использовании сочетания пегилированного альфа-интерферона, применяемого парентерально, и перорального нуклеозидного препарата рибавирин [5]. Однако длительность терапии вкупе с неудовлетворительным устойчивым вирологическим ответом (отсутствием обнаружения РНК вируса через 24 недели после окончания терапии), отмечающимся у 70-80 % пациентов, и токсичностью делает данный режим терапии неэффективным [6]. Разработанные в последние годы схемы терапии, предусматривающие использование противовирусных агентов прямого действия, мишенью которых является вирусная протеаза NS3-4A (телапревир и боцепревир), или РНК-зависмая РНК-полимераза NS5B (софосбувир), позволяют достичь высоких значений устойчивого вирологического ответа и значительно сократить курс лечения [7, 8]. Однако основными факторами, лимитирующими широкое практическое использование таких схем терапии, являются крайне высокая стоимость лечения, неудобный режим дозирования вышеуказанных препаратов и активность исключительно в отношении генотипа 1 вируса. Отсутствие профилактической вакцины и растущее число резистентных к терапии пациентов делает необходимой дальнейшую разработку альтернативных блокаторов репродукции вируса [9].

РНК-зависимая РНК-полимераза ВГС (NS5B) является перспективной мишенью воздействия на репликацию вируса с целью разработки альтернативных ненуклеозидных ингибиторов его репродукции. В настоящее время идентифицированы как минимум пять аллостерических сайтов связывания ненуклеозидных ингибиторов с ферментом, два из которых расположены в домене «большой палец» (Thumb), а остальные три - в пределах гидрофобного туннеля, расположенного в домене «ладонь» (Palm) [10]. Данное обстоятельство объясняет многообразие химических структур соединений, ингибирующих активность данного фермента. Анализ данных литературы показал, что в состав соединений, относящихся к различным типам ингибиторов NS5B, входит арилсульфонамидный фрагмент. Среди таких структур

описаны как соединения, тропные к домену Thumb, среди которых сульфамидные производные тиазолона (1) [11], N-фенилбензолсульфонамиды (SPBS, (2) [12], арилсульфонилпроизводные арилоксиантраниловых кислот (3) [13], а также структуры, связывающиеся с доменом Palm, такие, как производные 3-аминороданина (4) [14].

о

4

Таким образом, арилсульфонамидная группа может рассматриваться в качестве фармакофора и являться отправной точкой дизайна новых структур, способных эффективно ингибировать репродукцию вируса гепатита C.

Цель исследования

В рамках стратегии поиска новых ингибиторов репродукции ВГС нами был синтезирован ряд производных пиримидин-4(3Я)-она, содержащих в положении 6 моно- и диарильный заместитель, связанный линкерной цепочкой с гетероциклическим ядром, а в положении 2 гетероцикла -арилсульфонамидный фрагмент. Общая структура полученных веществ представлена на рисунке 1.

O

AryK

Где R = H, СНз

Рис. 1. Общая структура целевых соединений

Результаты исследования и их обсуждение

Синтез целевых соединений представлен на Схеме 1. Первая стадия синтеза заключалась во взаимодействии арилсодержащих спиртов (бензилового спирта, дифенилметанола и феноксиэтанола) с этил-3-оксо-4-хлорбутаноатом в растворе тетрагидрофурана с использованием в качестве основания гидрида натрия [15, 16]. Взаимодействием N-метиланилина с этил-3-оксо-4-хлорбутаноатом в среде N,N-диметилформамида в присутствии гидрокарбоната натрия был синтезирован этил-4-[метил(фенил)амино]-3-оксобутаноат с использованием методики Zhang и соавторов [17]. Полученные кетоэфиры на второй стадии конденсировали с бензол- и толуолсульфонилгуанидинами, полученными по описанной в литературе методике взаимодействием арилсульфохлоридов с избытком гуанидина [18], в присутствии метоксида натрия в абсолютном метаноле [19, 20].

R2 Aoh 5a-c + OO c^XAo- ТГФ

CH3 7 NaH

aNH 73-90%

6

O O

NH2 O O \'// Ж

HA N H

10a-b

8a-c

CHONa / CHOH 28-56%

CH O O

I * ii и

N

3

R

R

9

RxO

R2

fVO An'S'

H

11a-e

O

R

3

где R1 = C6H5, C6H5OCH2; R2 = H, C^; R2 = H, CH3

Схема 1. Синтез 6-замещенных 2-(арилсульфонамидо) пиримидин-4(3Н)-онов Физико-химические характеристики и выходы целевых продуктов приведены в таблице.

O

O

11a-e

O

Таблица 1. Физико-химические характеристики 6-замещенных 2-(арилсульфонамидо) пиримидин-4(3Н)-онов

Соед. R1 R2 R3 Выход, % Т °C Т пл, C Rf*

11a О G\ H H 56 190-192 0,62

11b 0 G\ H CH3 54 171-173 0,65

11c C6H5OCH2 H H 52 247-248 0,60

11d 0 G\ 0 G\ H 54 189-190 0,68

11e 0 G\ 0 G\ CH3 51 158-159 0,70

11f - - - 28 176-178 0,62

* дихлорэтан-этанол 10:1 Материалы и методы исследования

В работе использовались коммерчески доступные растворители и реактивы («Merck», «Sigma-Aldrich», «Acros Organics»). Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре «Bruker Avance-400» (400 МГц для :H, 100 МГц для 13С) в ДМСО-Б6 с применением ТМС в качестве внутреннего стандарта. Тонкослойная хроматография выполнена на пластинах «Merck TLC Silica gel 60 F254», проявление в УФ -свете. Температуры плавления измеряли в стеклянных капиллярах на приборе «Mel-Temp 3.0» («Laboratory Devices Inc., США»).

А-{4-[(Бешилокси)метил]-6-оксо-1,6-дигидропиримидин-2-ил}-бешолсульфонамид (11a). К

раствору 1,50 г (6,35 ммоль) этил-4-бензилокси-3-оксобутаноата (8a) в 30 мл абсолютного метанола добавляли 1,90 г (9,52 ммоль) бензолсульфонилгуанидина (10a) и 1,78 мл (9,52 ммоль) 30 %-ного раствора натрия метоксида в абсолютном метаноле. Смесь кипятили в течение 10 часов, упарили в вакууме, остаток растворяли в 50 мл воды. Нерастворимый осадок отфильтровали, фильтрат подкисляли уксусной кислотой, выпавший осадок отфильтровали, промывали этанолом и сушили на воздухе. Получили 1,30 г (выход 56 %) продукта в виде белого мелкокристаллического порошка. Тпл = 190-192 °C, Rf = 0,62 (дихлорэтан-этанол 10:1). 1H ЯМР-спектр (ДМТО-Dfe 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 4,40 с (2H, CH2C6), 4,59 с (2H, CH2), 5,83 c (1H, H-5), 7,29-7,40 м (5H, ароматические H), 7,53-7,57 м (2H, ароматические H), 7,61-7,65 м (1H, ароматический H),

7,85-7,87 м (2H, ароматические H), 11,38 уш. с. (1H, NH), 11,46 уш. с. (1H, NH). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 66,5; 72,6; 101,3; 126,0; 128,1; 128,2; 128,7; 129,5; 132,8; 137,6; 142,9; 150,4; 152,3; 170,0.

Соединения 11b-f были получены аналогично из соответствующих кетоэфиров (8a-c и 9) и арилсульфонилгуанидинов (10a-b).

А-{4-[(Бензилокси)метил]-6-оксо-1,6-дигидропиримидин-2-ил}-4-метилбешолсульфонамид (11b).

Получен из этил-4-бензилокси-3-оксобутаноата (8a) и 4-метилбензолсульфонилгуанидина (10b). Выход 54 %. Тпл = 171-173 °C, Rf = 0,65 (дихлорэтан-этанол 10:1). :H ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 2,37 c (3H, CH3), 4,39 с (2H, CH2C6), 4,59 с (2H, CH2), 5,81 c (1H, H-5), 7,27-7,40 м (7H, ароматические H), 7,72-7,74 д (2H, J = 8,3, ароматические H), 11,34 уш. с. (1H, NH), 11,40 уш. с. (1H, NH). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 21,3; 66,6; 72,6; 101,2; 126,1; 128,1; 128,2; 128,7; 129,9; 137,6; 140,1; 143,1; 150,2; 152,3; 160,9.

А-{6-Оксо-4-[(2-феноксиэтокси)метил]-1,6-дигидропиримидин-2-ил}бешолсульфонамид (11c).

Получен из этил-3-оксо-4-(2-феноксиэтокси)бутаноата (8b) и бензолсульфонилгуанидина (10a). Выход 52 %. Тпл = 247-248 °C, Rf = 0,60 (дихлорэтан-этанол 10:1). :H ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 3,71-3,73 м (2H, CH2OCH2C6), 4,03 с (2H, CH2C6), 4,09-4,10 дд (2H, J = 5,5 и 3,8, CV,H5OC'H2). 5,47 c (1H, H-5), 6,91-6,96 м (3H, ароматические H), 7,25-7,30 м (2H, ароматические H), 7,37-7,40 м (3H, ароматические H), 7,80-7,84 м (2H, ароматические H), 10,35 с (1H, NH). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 67,3; 69,2; 72,4; 97,9; 114,8; 120,9; 127,4; 127,8; 129,8; 130,2; 145,9; 156,3; 158,8; 164,5; 165,9.

А-{4-[(Дифенилметокси)метил]-6-оксо-1,6-дигидропиримидин-2-ил}бешолсульфонамид (11d).

Получен из этил-4-(дифенилметокси)-3-оксобутаноата (8c) и бензолсульфонилгуанидина (10a). Выход 54 %. Тпл = 189-190 °C, Rf = 0,68 (дихлорэтан-этанол 10:1). :H ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 3,94 с (2H, CH2), 5,53 с (1H, CH), 5,57 c (1H, H-5), 7,23-7,39 м (13H, ароматические H), 7,76-7,77 м (2H, ароматические H), 10,33 уш. с. (1H, NH). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 70,0; 82,3; 97,7; 126,8; 127,3; 127,6; 127,7; 128,7; 128,7; 130,2; 142,7; 145,9; 156,3; 164,5; 166,0.

А-{4-[(Дифенилметокси)метил]-6-оксо-1,6-дигидропиримидин-2-ил}-4-метилбеюолсульфонамид (11e). Получен из этил-4-(дифенилметокси)-3-оксобутаноата (8c) и 4-метилбензолсульфонил-гуанидина (10b). Выход 51 %. Тпл = 158-159 °C, Rf = 0,70 (дихлорэтан-этанол 10:1). :H ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 2,36 c (3H, CH3), 4,36 с (2H, CH2), 5,65 с (1H, CH), 5,79 c (1H, H-5), 7,23-7,44 м (12H, ароматические H), 7,70-7,73 д (2H, J = 8,3, ароматические H), 11,41 уш. с. (2H, NH-3, NH-SO2). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 21,3; 65,3; 83,1; 101,1; 126,1; 126,9; 128,0; 128,8; 129,9; 140,1; 141,7; 143,1; 150,2; 152,2; 160,9.

А-(4-{[Метил(фенил)амино]метил}-6-оксо-1,6-дигидропири-мидин-2-ил)бензолсульфонамид (11f).

Получен из этил-4-[метил(фенил)амино]-3-оксобутаноата (8c) и бензолсульфонилгуанидина (10a). Выход 28 %. Тпл = 176-178 °C, Rf = 0,62 (дихлорэтан-этанол 10:1). :H ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 400 МГц), 5, м.д., J (Гц): 3,02 c (3H, CH3), 4,37 с (2H, CH2), 5,56 c (1H, H-5), 6,74-6,76 м (3H, ароматические H), 7,20-7,24 т (2H, J = 7,9x2, ароматические H), 7,48-7,52 м (2H, ароматические H), 7,58-7,62 м (1H, ароматический H), 7,71-7,73 д (2H, J = 7,3, ароматические H), 11,38 уш. с. (2H, NH-3, NH-SO2). 13C ЯМР-спектр (ДМСО-Б6, 100 МГц), 5, м.д.: 39,2; 53,1; 100,4; 112,9; 117,8; 126,0; 129,4; 129,5; 132,7; 142,9; 148,7; 150,6; 154,3; 161,1.

Выводы

Синтезированы 6 новых производных 2-аминопиримидин-4(3Я)-она, содержащие у экзоциклического атома азота арилсульфонильную группу. Данные соединения являются перспективными кандидатами в анти-ВГС агенты.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 15-44-02651 рповолжьеа.

Литература

1. Zoulim F., Chevallier M., MaynardM., Trepo C. Clinical consequences of hepatitis C virus infection. Rev. Med. Virol. 2003. 13 (1). P. 57-68.

2. Hepatitis C fact sheet № 164, updated july 2015 [Электронный ресурс]. Режим

доступа:http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs164/en/ (дата обращения 30.12.2015).

3. Choo Q. L., Richman K. H., Han J. H., Berger K., Lee C., Dong C., Gallegos C., Coit D., Medina-Selby R., Barr P. J. Genetic organization and diversity of the hepatitis C virus. Proc. Natl. Acad. Sci. 1991. 88 (6). P. 24512455.

4. Tanji Y., Hijikata M., Hirowatari Y., Shimotohno K. Hepatitis C virus polyprotein processing: kinetics and mutagenic analysis of serine proteinase-dependent cleavage. J. Virol. 1994. 68 (12). P. 8418-8422.

5. Pawlotsky J.-M. Hepatitis C virus: standard-of-care treatment. Adv. Pharmacol. 2013. 67. P. 169-215.

6. Afdhal N. H., Zeuzem S., Schooley R. T., Thomas D. L., Ward J. W., Litwin A. H., Razavi H., Castera L., Poynard T., Muir A., Mehta S. H., Dee L., Graham C., Church D. R., Talal A. H., Sulkowski M. S., Jacobson I. M. The new paradigm of hepatitis C therapy: integration of oral therapies into best practices. J. Viral Hepat. 2013. 20 (11). P. 745-760.

7. Butt A. A., Kanwal F. Boceprevir and telaprevir in the management of hepatitis C virus-infected patients. Clin. Infect. Dis. 2012. 54 (1). P. 96-104.

8. Sheridan C. FDA approvals usher in the post-interferon era in HCV. Nat. Biotechnol. 2014. 32 (1). P. 3-5.

9. Tramontane E. The exploding field of the HCV polymerase non-nucleoside inhibitors: summary of a first generation compounds. Mini-Reviews Med. Chem. 2008. 8 (12). P. 1298-1310.

10. Sofia M. J., Chang W., Furman P. A., Mosley R. T., Ross B. S. Nucleoside, nucleotide, and non-nucleoside inhibitors of hepatitis C virus NS5B RNA-dependent RNA-polymerase. J. Med. Chem. 2012. 55 (6). P. 24812531.

11. Ding Y., Smith K. L., Varaprasad C. V. N. S., Chang E., Alexander J., Yao N. Synthesis of thiazolone-based sulfonamides as inhibitors of HCV NS5B polymerase. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007. 17 (3). P. 841-845.

12. May M. M., Brohm D., Harrenga A., Marquardt T., Riedl B., Kreuter J., Zimmermann H., Ruebsamen-Schaeff H., Urban A. Discovery of substituted n-phenylbenzenesulphonamides as a novel class of non-nucleoside hepatitis C virus polymerase inhibitors. Antiviral Res. 2012. 95 (2). P. 182-191.

13. Stammers T. A., Coulombe R., Duplessis M., Fazal G., Gagnon A., Garneau M., Goulet S., Jakalian A., LaPlante S., Rancourt J., Thavonekham B., Wernic D., Kukolj G., Beaulieu P. L. Anthranilic acid-based Thumb pocket 2 HCV NS5B polymerase inhibitors with sub-micromolar potency in the cell-based replicon assay. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013. 23 (24). P. 6879-6885.

14. Powers J. P., Piper D. E., Li Y., Mayorga V., Anzola J., Chen J. M., Jaen J. C., Lee G., Liu J., Peterson M. G., Tonn G. R., Ye Q., Walker N. P. C., Wang Z. SAR and mode of action of novel non-nucleoside inhibitors of hepatitis C NS5B RNA polymerase. J. Med. Chem. 2006. 49 (3). P. 1034-1046.

15. Seebach D., Eberle M. (R)-ethyl 4-t-butoxy-3-hydroxybutanoate, a versatile chiral building block for EPC (enantiomerically pure compound) syntheses, by yeast reduction of ethyl 4-t-butoxy-3-oxobutanoate. Synthesis. 1986. 1986 (1). P. 37-40.

16. Гейсман А. Н., Озеров А. А., Новиков М. С. Синтез 1,6-бис [(бензилокси)метил] производных урацила и их 1-алкоксиметильных аналогов. Фундаментальные исследования. 2013. 10-15. С. 3477-3480.

17. Zhang Y., Silverman R. B. Direct amination of y-halo-P-ketoesters with anilines. J. Org. Chem. 2012. 77 (7). P. 3462-3467.

18. Qi Y., Gao H., Yang M., Xia C.-G., Suo J. Synthesis of guanidine derivatives and molecular recognition. Synth. Commun. 2003. 33 (7). P. 1073-1079.

19. Ganapathi K., Deliwala C. V., Shirsat M. V. Chemotherapy of bacterial infections. Part VII. Synthesis of sulphanilamide derivatives of the pyrimidine group. Proc. Indian Acad. Sci. Sect. A. 1942. 16. P. 115-125.

20. Гейсман А. Н., Озеров А. А., Новиков М. С. Синтез 6-диарилзамещенных производных пиримидин-4(3Ц)-она. // Современные проблемы науки и образования. 2013. 6. С. 1017.