Синтез и исследование антимикробной активности 4-ароил-6-хлорпиридин-3,5-дикарбонитрилов

П. А. Гуревич, С. В. Карпов, А. А. Григорьев, О. Е. Насакин,

Л. Ф. Саттарова, Н. Г. Могильный, Б. П. Струнин

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТИ

4-АРОИЛ-6-ХЛОРПИРИДИН-3,5-ДИКАРБОНИТРИЛОВ

Ключевые слова: 2-ацил(ароил)-1,1,3,3-тетрацианопропениды, цианозамещенные пиридины, антимикробная активность,

Пиннера реакция, цианогруппа.

Разработаны два эффективных метода синтеза М'-(4-ароил-6-хлоро-3,5-дицианопиридин-2-ил)-М,М-диметилформамидов и исследована их биологическая активность.

Keywords: 2-acyl(aroyl)-1,1,3,3-tetracyanopropenides, cyano-substitutedpyridines, antibacterial activity, Pinner reaction, cyano-

groups.

Two effective methods of synthesis N'-(4- aroyl -6-chloro-3,5-dicyanopyridin-2-yl)-N,N-dimethylformamides are developed and their biological activity is investigated.

Пиридин и его производные имеют исключительное значение для живых организмов. Пиридиновый цикл входит в состав NAD и родственных нуклеотидов, обеспечивающих и регулирующих окислительно-восстановительные процессы в клетке, витаминов В6 и многих классов алкалоидов. Многие из синтетически полученных производных пиридина нашли разнообразное практическое применение, особенно в качестве пестицидов и эффективных лекарственных препаратов. В связи с этим, разработка новых эффективных методов синтеза высокофункционализированных производных пиридина представляет собой актуальную задачу современного органического синтеза.

2-Алкил(арил) замещенные 1,1,3,3 -

тетрацианозамещенные пропениды являются из-

вестными прекурсорами для формирования пиридинового цикла при взаимодействии их с хлоро- и бромоводородом [1-4]. При исследовании реакционной способности 2-ароил-1,1,3,3-

тетрацианопропенидов натрия по отношению к га-логеноводородам, нами также были синтезированы соответствующие 2-амино-4-ароил-6-

галогенопиридин-3,5-дикарбонитрилы при использовании в качестве растворителя бутанола-2 [5].

Впоследствие, нами было обнаружено, что при взаимодействии 2-амино-4-ароил-6-

хлорпиридин-3,5-дикарбонитрилов 1 с реагентом Вильсмейра происходит образование соответствующих №-(4-ароил-6-хлоро-3,5-дицианопиридин-2-ил)-Ы",М-диметилформамидов 2:

Cl

Ar\^° NC^ XN

P°Cl2

ДМФА

N N N Cl

I 2

2 а-в

85-92%

Аг = РИ

В продолжение данного исследования, нами было обнаружено, что соединения 2 могут быть получены с несколько меньшими выходами напрямую из 2-ароил-1,1,3,3-тетрацианопропенидов при их взаимодействии с реагентом Вильсмейра:

NC

Cl

CN + - ДМФА

CN N POCb ------------*

CN CN 3 а-в

NC

CN

NO N Cl

N

I В

Ar\^° nc^^L ^cn

- -

' N 4 N Cl

V А

I

Ar\^° У г

Ar = Ph

Ar\^°

NC^ „CN

N N Cl

V

1

2 а-в 62-78%

Ar\^°

NC^ „CN

N N Cl 'V* Б

I

+

Мы предполагаем, что в этом случае происходит первоначальное присоединение хлориминие-вой соли по одной из цианогрупп с образованием интермедиата А, подвергающегося гетероциклизации с образованием бетаинового интермедиата Б. Последующая [3,3]-сигматропная перегруппировка приводит к ароматизации пиридинового цикла интермедиата Г, стабилизирующегося с образованием конечных продуктов 2.

Таким образом, производные формамида 2 могут быть получены из 2-ароил-1,1,3,3-

тетрацианопропенидов двумя способами: напрямую при взаимодействии с реагентом Вильсмейра, либо двухстадийно с промежуточным получением 2-амино-4-ароил-6-хлорпиридин-3,5-дикарбонитрилов и более высоким суммарным выходом (в пересчете на исходный пропенид).

Работа выполнена в рамках государственного контракта № 16.740.11.0160 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Экспериментальная химическая часть

Контроль над ходом реакций и чистотой синтезированных веществ осуществлялся методом ТСХ на пластинках «Б11и1Ы иУ-254», проявитель -УФ облучение, пары йода, термическое разложение. ИК-спектры снимали на приборе ИК-Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в тонком слое (суспензия в вазелиновом масле). Спектры ЯМР 1Н регистрировали на спектрометре Вгикег БИХ-500, рабочая частота 500.13 МГц, растворитель - ДМСО-с(б, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектры получены на приборе Р1п^ап МАТ.ШС08 50 (электронный удар 70 эВ).

№-(4-бензоил-6-хлоро-3,5-

дицианопиридин-2-ил)-К,К-диметилформамид

Метод 1. К 20 мл ДМФА при перемешивании прикапывали 1.5 г свежеперегнанного Р0С13, поддерживая температуру реакционной массы не выше 10°С. Отдельно готовили раствор 3,37 г (0.01 моль) 2-амино-4-бензоил-6-хлорпиридин-3,5-

дикарбонитрила 1а в 10 мл ДМФА, после чего полученные растворы смешивали при интенсивном перемешивании и температуре 10-15°С. Реакционную массу перемешивали в течение 5 мин, после чего выливали в 100 мл дистиллированной воды. Выделившийся осадок отфильтровывали, промывали водой и пере-кристаллизовывали из пропанола-2. Выход 92%, т. пл. 189-190°С (разл.). ИК-спектр, V, см-1: 1623 (С=0), 2210 (С=Ы). Спектр ЯМР :Н, 5, м.д., (д Гц): 3.19 с, 3.32 с (6Н, 2СН3); 7.71 т (2Н, РИ, 3./=7), 7.86 т (1Н, РИ, 3./=7), 8.02 д (2Н, РИ, 3./=8); 8.82 с (1Н, =СН-№). Масс-спектр, ш/2 (1отн, %): 337 (100), 339 (31) [М]+. Найдено, %: С 60.87, Н 3.61, N 19.88. С17Н12СШ50. Вычислено, %: С 60.45, Н 3.58, N 20.73.

Метод 2. К 20 мл ДМФА при перемешивании прикапывали 1.5 г свежеперегнанного Р0С13, поддерживая температуру реакционной массы не выше 10°С. Отдельно готовили раствор 2,68 г (0.01 моль) 2- бензоил-1,1,3,3-тетрацианопропенида на-

трия в 10 мл ДМФА, после чего полученные растворы смешивали при интенсивном перемешивании и температуре 20-23 °С. Реакционную массу перемешивали в течение 20 мин, после чего выливали в 100 мл дистиллированной воды. Выделившийся осадок отфильтровывали, промывали водой и перекристал-лизовывали из пропанола-2. Выход 92%, т. пл. 189-190°С

Соединения 2б,в получали по аналогичным методикам.

№-(4-(4’-хлорбешоил)-6-хлоро-3,5-дицианопиридин-2-ил)-К,К-диметилформамид (2б). Выход 85% (метод 1), 74% (метод 2), т. пл. 214-216°С (разл.). ИК-спектр, v, см-1: 1615 (C=O), 2199 (C=N). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д., (J, Гц): 3.26 с, 3.34 с (6H, 2CH3); 7.74 д (2H, C6H4, 3J=6 Гц), 8.06 д (2H, C6H4, 3J=6 Гц); 8.94 с (1H, =CH-N). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 371 (100), 373 (61), 372 (33) [M]+. Найдено, %: C 55.04, H 3.01, N 18.73. C17H„Cl2N5O. Вычислено, %: C 54.86, H 2.98, N 18.82.

№-(4-(4’-метилбензоил)-6-хлоро-3,5-дицианопиридин-2-ил)-К,К-диметилформамид (2в). Выход 88% (метод 1), 78% (метод 2), т. пл. 201-202°С (разл.). ИК-спектр, v, см-1: 1665 (C=O), 2224 (C=N). Спектр ЯМР :Н, 5, м.д., (J, Гц): 2.35 с (3H, 4-CH3C|H6), 3.22 с, 3.32 с (6H, 2CH3); 7.66 д (2H, CeH4, 3J=7 Гц), 7.94 д (2H, C6H4, 3J=7 Гц); 8.88 с (1H, =CH-N). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 351 (100), 353 (34), 352 (29) [M]+. Найдено, %: C 61.67, H 4.12, N 19.71. C18H14ClN5O. Вычислено, %: C 61.46, H 4.01, N 19.91.

Испытания биологической активности

Изучение биологической активности проведено совместно с сотрудниками кафедры органической химии КНИТУ и ООО «Поливит», где такие исследования проводятся в течение длительного времени.

Биологические испытания препаратов осуществляется в Краснодарском научно - исследовательском ветеринарном институте (КНИВИ) на наиболее значимых для ветеринарии штаммах микроорганизмов.

Для первоначального скрининга были взяты образцы 2а и 2в в концентрации 1%, исследование проводилось на культурах: Streptococcus spp., Staphylococcus aureus, Escherichia coli и грибах рода Candida методом лунок.

Метод лунок. Стерильным пробочным сверлом из агаровой пластины вырезают диски диаметром 10 мм, получая три симметрично расположенных отверстия. Диски извлекают стерильной иголкой из пластины и выбрасывают, а в отверстия вносят по 100 мкл доз жидкости, содержащей исследованный препарат. После внесения жидкости в лунки чашки переносят в холодильник при 10 0С и спустя 10 часов переносят в термостат при температуре 28 0С на 3-4 суток.

Зона подавления роста микроорганизмов свидетельствует о бактерицидных свойствах препарата.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Соединение Раство- ритель Задержка роста суточной культуры, мм

Streptococcus spp. S. aureus E. coli Candida

2-амино-4-бензоил-6-хлорпиридин-3,5 -дикарбонитрил 1б ДМСО 46 88 22 30

№-(4-бензоил-6-хлоро-3,5-дицианопиридин-2-ил)-^^ диметилформамид 2 а ДМСО 38 41 45 24

Стандарт - фуразолидон - 42 40 29 32

Литература

1. Piper, J.R. Syntheses and antifolate activity of 5-methyl-5-deaza analogs of aminopterin, methotrexate, folic acid, and N10-methylfolic acid // J. Med. Chem. - 1986, Vol 29, №6, pp. 1080-1087.

2. Vieth, S, Gruendemann E.; Jaehnisch K.; Winter G.; Reck G. Furylvinyl halides. XII. Reactions of ß-chloro-a-cyano-ß-(5-nitrofur-2-yl)-acrylic acid derivatives with malonic acid derivatives // Monatshefte fuer Chemie -1991 Vol. 122, №12, pp 1035-1045.

3. Кайманакова С.И., Соловьева Н.П., Анисимова О.С.,

Граник В.Г. Взаимодействие диэтиацеталя N,N-

диметилформамида с малононитрилом // ЖорХ. -1983, Т.19, Вып 5, С. 1105-1106.

4. Mittelbach, M., Junek, H. Syntheses with nitriles. 62. 3,5-Dicyanopyridine derivatives by Vilsmeier formylation of malononitrile and tetracyanopropenides // J. Heteroc. Chem. -1982. Vol 19, №5, pp 1021-1024.

5. Карпов С.В., Каюков Я.С., Бардасов И.Н., Каюкова О.В., Липин К.В., Насакин О.Е. 2-ацил(ароил)-1,1,3,3-тетрацианопропениды III. Реакции гетероциклизации под действием галогеноводородов. // ЖорХ. -2011, Т.47, №10, С.1467-1472.

© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИУ, petr_gurevich@mai1.ru, С. В. Карпов - асп. каф. органической и фармацевтической химии Чувашского госуд. ун-та им. И.Н.Ульянова; А. А. Григорьев - студ. Чувашского госуд. ун-та им. И.Н.Ульянова; О. Е. Насакин - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии и химической технологии органических веществ Чувашского госуд. ун-та им. И.Н.Ульянова; Л. Ф. Саттарова - канд. хим. наук, вед. науч. сотр. ООО «Поливит» г. Уфа; Н. Г. Могильный - асп. Краснодарского научно - исследовательского ветеринарного института; Б. П. Струнин - д-р техн. наук, проф. каф. ОПП КНИТУ.