ПРОИЗВОДНЫЕ НИТРОФУРАНА, ОБЛАДАЮЩИЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМ ДЕЙСТВИЕМ
NITROFURAN DERIVATIVES SHOWING ANTIBACTERIAL ACTION

Изобретение относится к медицинской химии и сельскому хозяйству, а именно к препаратам для борьбы с инфекционными заболеваниями людей, животных и растений.
Известны производные 4-хинолонов, обладающие антибактериальным действием и широко применяющиеся в медицинской и ветеринарной практике (Машковский М.Д. Лекарственные средства. Издание 14, М., 2002 г. - с.292).
Известны производные 5-нитрофурана, выбранные нами в качестве прототипа, обладающие широким спектром антибактериального действия, как, например, фурациллин, фурадонин, фуразолидон и другие (Мелентьева Г.А. Фармацевтическая химия, т.1, с.380, М., Медицина, 1976 год).
Многолетнее использование нитрофурановых препаратов приводит к появлению резистентных штаммов, что заставляет обновлять ассортимент применяемых лекарственных средств.
Цель данного изобретения - синтез новых соединений 5-нитрофуранового ряда с высокой антибактериальной активностью, в том числе и против резистентных штаммов микроорганизмов, а также расширение арсенала веществ, воздействующих на живой организм.
Поставленная цель достигается синтезом новых 5-нитрофуранов формулы I, обладающих противомикробным действием.
где R = пиперидино, пирролидино, диэтиламино, морфолино.
Соединения формулы I синтезируют в две стадии по следующей схеме:
R=a - пиперидино, б - пирролидино, в - диэтиламино, г - морфолино
На первой стадии 1-аминобензимидазолин-2-тион (Кузьменко В.В., Пожарский А.Ф., Кузьменко Т.А., Крышталюк О.В., ЖОрХ, 1993, т.29, вып.9, с.1896-1901) алкилируют диалкиламиноалкилхлоридами в щелочной среде и далее образующиеся амины II конденсируют с 5-нитрофурфуролом в ледяной уксусной кислоте.
Примеры синтезов
1-(5-Нитрофурфурилиденамино)-2-(2-пиперидиноэтил-меркапто)бензимидазола гидрохлорид (Ia).
2
3
f
Стадия 1. 1-Амино-2-(2-пиперидиноэтилмеркапто)бензимидазола гидрохлорид (IIa). К раствору 0.83 г (5 ммоль) 1-аминобензимидазолин-2-тиона и 0.60 г (10 ммоль) едкого кали в 20 мл спирта добавляют 0.92 г (5 ммоль) гидрохлорида β-пиперидиноэтилхлорида и кипятят 3 часа. Упаривают, остаток растворяют в 5 мл хлороформа и пропускают через колонку с AlO (2×6) см, элюент хлороформ, отделяя фракцию с R 0.3. Полученную после испарения растворителя карамелеподобную массу растворяют в 15 мл ацетона, обрабатывают насыщенным раствором хлористого водорода в изопропаноле до pH 1 и выделяющийся осадок отфильтровывают. Выход 1.15 г (73%). Бесцветные кристаллы с т.пл. 183-184°C (разл., из спирта).
14
20
4
Найдено, %: C 53.85; H 6.68; Cl 11.12; N 17.62. CHNS·HCl.
Вычислено, %: C 53.76; H 6.72; Cl 11.36; N 17.92.
Стадия 2. Раствор гидрохлорида IIa 0.32 г (1 ммоль) и 0.14 г (1 ммоль) 5-нитрофурфурола в 3 мл ледяной уксусной кислоты кипятят 0.5 часа. Охлаждают, добавляют 5 мл эфира и выделяющийся при этом осадок отфильтровывают. Выход 0,37 г (85%). Желтые кристаллы с т.пл. 250-251°C (разл., из спирта), хорошо растворимые в воде.
1
5,6
3
4
4
7
+
6
2
2
Спектр ЯМР H (300 МГц), δ, м.д., DMSO-d: 1.39-1.46 м (1H, γ-H пиперидина); 1.69-1.81 м (5H, γ- и β-H пиперидина); 2.96-3.00 м (2H, CHN); 3.48-3.57 м (4H, α-H пиперидина); 3.70 т (2H, SCH, J=6.5 Гц); 7.33-7.36 м (2H, H бензимидазольной системы); 7.46 д (1H, H фурила, J=3.9 Гц); 7.63-7.66 м (1H, H бензимидазольной системы); 7.84 д (1H, H фурила, J=3.8 Гц); 8.13-8.16 м (1H, H бензимидазольной системы); 9.19 с (1H, N=CH); 10.25 с (1H, NH).
19
21
5
3
Найдено, %: C 52.50; H 5.30; Cl 8.12; N 16.25. CHNOS·HCl.
Вычислено, %: C 52.35; H 5.05; Cl 8.15; N 16.07.
1-(5-Нитрофурилиденамино)-2-(2-пирролидиноэтилмеркапто)-бензимидазола гидрохлорид (Iб).
Стадия 1. 1-Амино-2-(2-пирролидиноэтилмеркапто)бензимидазола гидрохлорид (IIb). Синтезируют аналогично амину IIa из 0.5 г (3 ммоль) 1-аминобензимидазолин-2-тиона и 0.51 г (3 ммоль) гидрохлорида 2-пирролидиноэтилхлорида в 10 мл спирта в присутствии 0.35 г (6 ммоль) едкого кали. Выход 0.63 г (70%). Бесцветные кристаллы с т.пл. 169-170°C с разл. (из спирта).
13
18
4
Найдено, %: C 52.41; H 6.25; Cl 11.76; N 18.92. CHNS·HCl.
Вычислено, %: C 52.26; H 6.37; Cl 11.89; N 18.76.
1
+
5,6
3
4
4
7
+
6
2
2
Стадия 2. Соединение Iб получено из 0.6 г (2 ммоль) амина IIб и 0.28 г (2 ммоль) 5-нитрофурфурола (2 ммоль) в 6 мл ледяной уксусной кислоты аналогично азометину Iа с выходом 0.68 г (81%). Желтые кристаллы с т.пл. 234-235°C (из спирта), растворимые в воде. Спектр ЯМР H (δ, м.д., DMSO-d): 1.90-1.96 м (4H,  пирролидинового цикла), 3.30-3.35 м (2H, CHN), 3.52-3.76 м (6H,  пирролидинового цикла + SCH), 7.30-7.34 (2H, H), 7.43 д (1H, H фурила, J=3.9 Гц), 7.60-7.63 м (1H, H), 7.82 (1H, H фурила, J=3.9 Гц), 8.15-8.18 м (1H, H), 9.20 с (1H, CH=N), 10.63 уш. с. (1H, NH).
18
19
5
3
Найдено, %: C 51.40; H 4.57; Cl 8.60; N 16.61. CHNOS·HCl.
Вычислено, %: C 51.25; H 4.74; Cl 8.42; N 16.61.
1-Амино-2-(2-диэтиламиноэтилмеркапто)-1-(5-нитрофурфурилиден-амино)бензимидазола гидрохлорид (Iв).
Стадия 1. 1-Амино-2-(2-диэтиламиноэтилмеркапто)бензимидазола гидрохлорид (IIв). Синтезируют аналогично соединению IIа из 0.83 г (5 ммоль) 1-амино-бензимидазолин-2-тиона и 0.86 г (5 ммоль) гидрохлорида β-диэтиламиноэтилхлорида в 20 мл спирта с выходом 1.1 г (72%). Бесцветные кристаллы с т.пл. 153-154°C (из изопропанола).
13
20
4
Найдено, %: C 51.60; H 6.82; Cl 11.57; N 18.41. CHNS·HCl.
Вычислено, %: C 51.91; H 6.99; Cl 11.81; N 18.64.
1
5,6
3
4
4
7
+
6
2
3
2
2
2
3
2
2
CH
CH
CH
CH
Стадия 2. Соединение Iв получают аналогично Iа из 0.45 г (1,5 ммоль) соли IIв и 0,21 г (1,5 моль) 5-нитрофурфурола в 4 мл ледяной уксусной кислоты с выходом 0,5 г (79%). Желтые кристаллы с т.пл. 214-215°C (из спирта), растворимые в воде. Спектр ЯМР H, δ, м.д., DMSO-d: 1.43 т [6H, (CH)]; 3.25-3.27 м (2H, N): 3.47 к [4H, (CH)]; 3.67 т (2H, S; 7.25-7.28 м (2H, H); 7.42 д (1H, H фурила, J=3.9 Гц); 7.53-7.56 м (1H, H); 7.67 д (1H, H фурила, J=3.8 Гц); 8.07-8.10 м (1H, H); 9.17 с (1H, N=CH); 11.66 с (1H, NH).
18
21
5
3
Найдено, %: C 50.87; H 4.95; Cl 8.18; N 16.70. CHNOS·HCl.
Вычислено, %: C 51.00; H 5.20; Cl 8.38; N 16.53.
2-(2-Морфолиноэтилмеркапто)-1-(5-нитрофурфурилиден-амино)бензимидазола гидрохлорид (Iг).
Стадия 1. 1-Амино-2-(2-морфолиноэтилмеркапто)бензимидазола гидрохлорид (IIг). Синтезируют аналогично соединению IIа из 0.83 г (5 ммоль) 1-аминобензимидазолин-2-тиона и 0.93 г (5 ммоль) гидрохлорида β-морфолиноэтилхлорида в 20 мл спирта с выходом 1.2 г (76%). Бесцветные кристаллы с т.пл. 194-195°C (из спирта).
13
18
4
Найдено, %: C 49.82; H 5.87; Cl 11.49; N 17.52. CHNOS·HCl.
Вычислено, %: C 49.60; H 6.04; Cl 11.29; N 17.81.
Стадия 2. Соединение Iг получено аналогично азометину Iа из 0.63 г (2 ммоль) гидрохлорида IIг и 0.28 г (2 ммоль) 5-нитрофурфурола в 5 мл ледяной уксусной кислоты с выходом 0.71 г (81%). Желтые кристаллы с т.пл. 264-265°C (из спирта), растворимые в воде.
1
5,6
3
4
7
+
6
2
2
Спектр ЯМР H, δ м.д., DMSO-d: 3.10-3.20 м (2H, H-морфолина); 3.50-3.84 группа мультиплетных сигналов (8H, 6H морфолина и CHN); 3.96 т (2H, SCH); 7.32-7.35 м (2H, Н); 7.46 д (1H, H фурила, J=3.9 Гц); 7.63-7.66 м (1H, Н); 7.84 д (1H, Н4 фурила, J=3.8 Гц); 8.13-8.16 м (1H, Н); 9.19 с (1H, N=CH); 10.95 с (1H, NH).
18
19
5
4
Найдено, %: C 49.52; H 4.32; Cl 8.37; N 16.34. CHNOS·HCl.
Вычислено, %: C 49.37; H 4.57; Cl 8.11; N 16.00.
Примеры испытания антибактериальной активности предлагаемых соединений
Антимикробная активность предлагаемых соединений изучена в секторе синтеза ГНУ СКЗНИВИ. Ранее соединения нигде не применялись.
Изучение антимикробных свойств проводилось по методике С.Н.Миловановой (Методы экспериментальной химиотерапии. - М. - Медицина, 1971. - с.100-106) способом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде. Бактериальная нагрузка составляла 500 тысяч микробных клеток в 1 мл. Приготовленную взвесь бактерий объемом 2 мл добавляли в пробирки с различными концентрациями исследуемого вещества объемом 2 мл. Таким образом, учитываемая микробная нагрузка составляла 250 тысяч микробных тел в 1 мл. Пробирки инкубировали в термостате в течение 18 часов при 37°C. Контролем служили пробирки, содержащие 2 мл питательной среды, используемой для приготовления растворов веществ и 2 мл взвеси бактерий с концентрацией 500 тысяч микробных тел в 1 мл. В качестве тест-организмов использовали штаммы бактерий E.coli O78 (полевой штамм), St.aureus Р-209, Ps.aeruginosa (полевой штамм). В качестве препарата сравнения брали фуразолидон. Результаты испытаний представлены в таблице 1 и таблице 2.
Таблица 1
Бактериостатическая активность предлагаемых соединений
п/п
Номер соединения
Минимальная бактериостатическая концентрация, мкг/мл
E.coli
St.aureus
Ps.aeruginosa
1
Iа
12,5
0,78
25,0
2
Iб
6,2
6,2
25,0
3
Iв
3,1
3,1
12,5
4
Iг
>100,0
>100,0
>100,0
5
Фуразолидон
12,5
3,1
>100,0
Из данных таблицы 1 видно, что предлагаемые соединения обладают высокой антибактериальной активностью, причем в отношении кишечной палочки активность соединения Iв выше в 4 раза, чем у фуразолидона, и, по крайней мере, в 8 раз выше в отношении Ps.aeruginosa.
Таблица 2
Сравнительная антибактериальная активность предлагаемых соединений, известных препаратов и некоторых антибиотиков
Препарат
Минимальная бактериостатическая концентрация, мкг/мл
E.coli
St.aureus
Ps.aeruginosa
Iа
12.50
0.78
25.0
Iб
6.25
6.25
25.0
Iв
3,125
3,125
12,50
Iг
>100.0
>100.0
>100.0
Йодинол*
16,0
16-32
15-25
Раствор йода*
16-64
64,0
16-32
Канамицина сульфат
100,0
3-6
25,50
Полимиксин
0,19
100,0**
0,1-1,0**
Окситетрациклина гидрохлорид
100,0
1,6-100,0**
100,0**
Левомицетин
100,0
1,5-50,0**
100,0**
Фуразолидон
12,5
3,1
>100,0
* по данным Мохнача В.О. в кн.: «Йод и проблемы жизни». - Л., Наука. - 1974. - с.89-90** по данным справочника «Рациональная антибиотикотерапия». Навашин С.М., Фомина И.П., М., Медицина. - 1982. - 496 С.
Из данных таблицы 2 следует, что соединения Iа, Iб и Iв превосходят по активности в отношении E.coli йодинол, раствор йода в йодиде калия, канамицин, окситетрациклин и левомицетин; против стафилококка их активность выше, чем у йодинола, раствора йода, полимиксина; против синегнойной палочки их активность выше, чем у окситетрациклина, фуразолидона, левомицетина, и сравнима с активностью йодинола, раствора йода и канамицина.
50
«Острую» токсичность соединений изучали на белых крысах массой 180-200 г при внутрижелудочном введении суспензии препарата с помощью зонда. Испытан препарат Iв, как наиболее активный. Установлено, что ЛД составляет 360 мг/кг массы тела, что позволяет отнести предлагаемые соединения к среднетоксичным.
Источники информации
1. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. - М. - Высшая школа. - 1979. - С.325-328.
2. Навашин С.М., Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия. Справочник. - М. - Медицина. - 1982. - С.93-112.
3. Мохнач В.О. Йод и проблемы жизни. - Л. - Наука. - 1974. - С.89-90.
4. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Издание 15, М., 2006, с.842.
5. Мелентьева Т.А. Фармацевтическая химия, т.1. - С.380. - М. - Медицина. - 1976.
6. Методы экспериментальной химиотерапии. Справочник под ред. Г.Н.Першина, М., «Медицина». 1971, с.100-106.
7. Кузьменко В.В., Пожарский А.Ф., Кузьменко Т.А., Крышталюк О.В. Прямое тиолирование N-бензилиденаминоазолов. Новый метод синтеза N-амино-1,2,4-триазолинтиолов и N-аминобензимидозолин-2-тионов. ЖОрХ, 1993, т.29, вып.9, с.1896-1901.