СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЛКИЛ-N-{ [3-АЛКИЛ-3,8-ДИАЗАБИЦИКЛО[3.2.1]ОКТА-1(7),5-ДИЕН-8-ИЛ]МЕТИЛ} АМИНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВ С АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТЬЮ Российский патент 2020 года по МПК C07D487/08 A61K31/5517 A61P31/04 

Предлагаемое изобретение относится к области новых средств для борьбы с патогенными и условно патогенными микроорганизмами, конкретно, к способу получения N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1)

Известен способ [U. Yunus, М.Н. Bhatti, N. Rahman, N. Mussarat, S. Asghar, В. Masood. Synthesis, Characterization, and Biological Activity of Novel Schiff and Mannich Bases of 4-Amino-3-(N-phthalimidomethyl)-1,2,4-triazole-5-thione // Journal of Chemistry, 2013, P. 8, http://dx.doi.org/10.1155/2013/638520] многостадийного получения производных 4-амино-3-(N-фталимидометил)-1,2,4-триазол-5-тиона (2), синтез соединения (2) проводят по схеме:

Известным способом не могут быть получены N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины общей формулы (1).

Известен способ [Иванов А.В., Маркова М.В. Трофимов Б.А., Ушаков И.А., Собенина Л.Н. Аминометилирование замещенных пирролов и 4,5,6,7-тетра-гидроиндолов биогенными циклическими аминами // Журнал органической химии, 2017, 53, 2, С. 196 - 202] получения 2-аминометилпирролов (3) реакцией 2-метил(арил)пирролов с морфолином и формальдегидом (5% водно-этанольный раствор) при комнатной температуре в течение 5 суток по схеме:

Известным способом не могут быть получены N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины общей формулы (1).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ [W.J. Burke, G.N. Hammer. 2,3-Dihydro-1H-imidazo[1.5-a]pyrroles. Condensation of Pyrroles and Formaldehyde and Primary Amines // J. Am. Chem. Soc., 1954, 76 (5), P. 1294-1296] получения 2,3-дигидро-1H-имидазо[1,5-а]пирролов (4) реакцией 3-карбэтокси-2,4-диметилпиррола с формальдегидом (37% водный раствор) и циклогексиламином в среде 1,4-диоксана при температуре 95°С в течение 1 ч по схеме:

Известным способом не могут быть получены N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины (1), сведения о которых в литературе отсутствуют.

Известно, что соединения (2) обладают антимикробной активностью в отношении штаммов Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae и грибка Candida albicans.

Известно [A. Idhayadhulla, R.S. Kumar, A. Jamal, A. Nasser. Characterization and Antimicrobial Activity of New Pyrrole Derivative // J. Мех. Chem. Soc. 2011, 55(4), P. 218-223], что соединения общей формулы 3,5-dimethyl-N2,N4-bis(4-phenylthiazol-2-yl)-1H-pyrrole-2,4-dicarboxamide (5) обладают антимикробной активностью в отношении штаммов Е. coli, S. aureus, A. niger и С.albicans.

Известно [D. Deidda, G. Lampis, R. Fioravanti, M. Biava, G.С. Porretta, S. Zanetti, R. Pompei. Bactericidal Activities of the Pyrrole Derivative BM212 against Multidrug-Resistant and Intramacrophagic Mycobacterium tuberculosis Strains // Antimicrob. Agents Chemother. 1998, 42 (11), P. 3035-3037], что производное пиррола (коммерческое название ВМ212) [1,5-диарил-2-метил-3-(4-метилпиперазин-1-ил)пиррол (6) обладает ингибирующей активностью в отношении М. tuberculosis и М. avium, которые являются двумя наиболее распространенными микобактериями, также имеет заметную активность против нескольких видов дрожжей, включая Candida albicans и Cryptococcus neoformans.

Применение соединений общей формулы (1) в качестве средств с антимикробной активностью неизвестно.

Предлагается новый способ получения N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1) на основе пиррола, первичных алкиламинов и параформальдегида.

Сущность способа заключается во взаимодействии пиррола с первичными алкиламинами общей формулы R-NH₂ (где R=Bu, t-Bu, Hex) и параформальдегидом в присутствии катализатора ZrOCl₂⋅8Н₂О при мольном соотношении пиррол : первичный амин : параформальдегид : ZrOCl₂⋅8Н₂О=1:2:3:(0.03-0.07), предпочтительно 1:2:3:0.05, в среде метанола при температуре 0°С и атмосферном давлении в течение 5-7 ч, предпочтительно 6 ч, с образованием N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1) с выходом 32-71%.

Реакция проходит по схеме:

N-Алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины общей формулы (1) образуются с участием пиррола, первичных аминов и параформальдегида, взятых в мольном соотношении пиррол : первичный амин : параформальдегид, равном 1:2:3. При другом соотношении исходных реагентов снижается селективность реакции. Без катализатора реакция проходит не селективно. Проведение указанной реакции в присутствии катализатора ZrOCl₂⋅8Н₂О больше 7 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора ZrOCl₂⋅8Н₂О менее 3 мол. % снижает выход (1). Реакции проводили при температуре 0°С. При температуре выше 0°С (например, 20°С) реакция проходит не селективно, выход продукта (1) снижается.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе в качестве исходных реагентов применяются пиррол, первичные алкиламины и параформальдегид с участием катализатора ZrOCl₂⋅8Н₂О. Предлагаемый способ позволяет получать N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины формулы (1). В известном способе в качестве исходных реагентов применяются 1,2,3-тризамещенный пиррол, водный раствор формальдегида и циклогексиламин. Известным способом не могут быть получены N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины.

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1. Методика получения N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов

В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, загружают 0.09 г (3 ммоль) параформальдегида и 3 мл метанола, полученную суспензию перемешивают в течение 2 ч при температуре 60°С, затем прикапывают 2 ммоль соответствующего первичного амина R-NH₂, где R=n-С₄Н₉, t-C₄H₉, n-С₆Н₁₃. По истечении 1 ч реакционную массу охлаждают до 0°С с последующей загрузкой 0.07 мл (1 ммоль) пиррола и 5 мол % ZrOCl₂⋅8H₂O. Реакционную смесь перемешивают в течение 6 ч. Далее смесь пропускают через слой SiO₂, упаривают на роторном испарителе, очищают колоночной хроматографией на SiO₂. (элюент циклогексан: CHCl₃ : EtOAc, 1:2:5)

Все опыты проводили при мольном соотношении пиррол, первичный амин, параформальдегид, равном 1:2:3 в среде метанола при температуре 0°С.

Спектральные характеристики соединений (1а-с).

N-Бутил-N-{[3-бутил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амин (1а). Оранжевое масло, R_f 0.61. ИК спектр, ν, см^-1: 617, 792, 1141,1193, 1242, 1593, 3045, 3340. Спектр ЯМР ¹H, δ, м. д. (J, Гц): 0.92 (6Н, т, ²J=7.4, 2СН₃); 1.31-1.38 (4Н, м, СН₂); 1.42-1.49 (4Н, м, СН₂); 2.50 (2Н, т, ²J=7.4, NCH₂Pr); 3.48 (2Н, т, ²J=7.4, NHCH₂Pr); 3.64 (4Н, уш. с, N(CH₂C_Pyr)₂); 4.86 (2Н, с, NCH₂NH); 6.00 (2Н, с, Н Pyr); 9.15 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д.: 13.7 (СН₃); 14.0 (СН₃); 20.4 (СН₂); 20.7 (СН₂); 29.8 (СН₂); 49.9 (NHCH₂Et); 50.9 (N(CH₂C_Pyr)₂); 52.6 (NCH₂Et); 74.6 (NCH₂NH); 107.1 и 127.6 (C_Pyr). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 249 [M]^+. (20), 163 [М-СН₃(СН₂)₃NHCH₂] (70), 121 [M-C₈H₁₈N] (100), 80 [M-C₁₀H₂₁N₂] (50), 42 [M-C₁₃H₂₃N₂] (20). Найдено, %: С 72.18; H 10.95; N 16.81. C₁₅H₂₇N₃. Вычислено, %: С 72.24; Н 10.91; N 16.85.

N-Трет-бутил-N{[3-(трет-Бутил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амин (1b). Оранжевое масло, R_f 0.60. ИК спектр, ν, см^-1: 611, 725, 882, 1082, 1115, 1215, 1657, 3103, 3326. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м. д.: 1.19 (9Н, с, С(СН₃)₃); 1.36 (9Н, с, С(СН₃)₃); 3.64 (4Н, уш. с, N(CH₂C_Pyr)₂); 4.77 (2Н, с, NCH₂NH); 5.99 (2Н, с, Н Pyr); 7.28 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д.: 27.2 (С(СН₃)₃); 29.2 (С(СН₃)₃); 39.3 (С(СН₃)₃); 39.7 (С(СН₃)₃); 45.3 (N(CH₂C_Pyr)₂); 63.6 (NCH₂NH); 107.7 и 127.0 (C_Pyr). Масс спектр, m/z (I_отн, %): 249 [М]^+. (10), 163 [M-(CH₃)₃CNHCH₂] (55), 121 [M-C₈H₁₈N] (50), 80 [М-C₁₀H₂₁N₂] (100), 42 [M-C₁₃H₂₃N₂] (45). Найдено, %: С 72.18; Н 10.94; N 16.88. C₁₅H₂₇N₃. Вычислено, %: С 72.24; Н 10.91; N 16.85.

N-Гексил-N-{[3-гексил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амин (1с). Оранжевое масло, R_f 0.72. ИК спектр, ν, см^-1: 628, 729, 1078, 1150, 1200, 1215, 1270, 1660, 3101, 3379. Спектр ЯМР ¹H, δ, м. д. (J, Гц): 0.92 (6Н, т, ²J=7.4, 2СН₃); 1.21-1.25 (2Н, м), 1.32-1.37 (4Н, м) и 1.39-1.50 (2Н, м, 8СН₂); 2.42 (4Н, т, ²J=7.4, 2NCH₂); 3.58 (4Н, уш. с, N(CH₂C_Pyr)₂); 4.44 (2Н, с, NCH₂NH); 5.93 (2Н, с, Н Pyr); 7.29 (1Н, с, NH). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д.: 13.9 (2СН₃); 22.3 (2СН₂); 27.0 (2СН₂); 27.2 (2СН₂); 31.5 (2СН₂); 49.9 (NHCH₂); 50.9 (N(CH₂C_Pyr)₂); 52.6 (NCH₂); 74.6 (NCH₂NH); 107.8 и 128.6 (C_Pyr). Найдено, m/z: 305.128 [M]⁺. C₁₉H₃₅N₃. Вычислено, m/z: 305.282 [М]⁺. Найдено, %: С 74.64; Н 11.59; N 13.72. C₁₉H₃₅N₃. Вычислено, %: С 74.70; Н 11.55; N 13.75.

N-Алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}амины общей формулы (1) проявляют антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Klebsiella pneumoniae.

Противомикробный скрининг был проведен в организации CO-ADD (The Community Organization for Antimicrobial Drug Discovery), при финансовой поддержке Wellcome Trust (Великобритания) и Университетом Квинсленда (Австралия).

Образцы были приготовлены в ДМСО с конечной концентрацией тестирования 32 мг/мл, в 384-луночном планшете для каждого бактериального/грибкового штамма с конечной максимальной концентрацией ДМСО ~ 1%.

Все бактерии культивировали в среде Мюллера Хинтона при 37°С в течение ночи. Полученные в результате средние логарифмические фазы разводили (КОЕ/мл, измеренные с помощью OD₆₀₀), затем добавляли в каждую лунку планшета, содержащего соединение, и получали плотность клеток 5×10⁵ КОЕ/мл и общий объем 50 мкл. Все планшеты закрывали и инкубировали при 37°С в течение 18 ч без встряхивания. Ингибирование роста бактерий определяли при измерении поглощения при 600 нм (OD₆₀₀) с использованием планшета Tecan M1000 Pro. Процент ингибирования роста рассчитывали для каждой лунки с использованием отрицательного контроля (только для среды) и положительного контроля (бактерии без ингибиторов) на той же пластинке.

Штаммы грибов культивировали в течение 3 дней на дрожжевом экстракте пептон Декстроза при 30°С. Суспензию дрожжей 1×10⁶ и 5×10⁶ КОЕ/мл (как определено OD⁵³⁰) готовили из пяти колоний. Затем суспензию разбавляли и добавляли в каждую лунку пластины, содержащие соединения, и получали конечную плотность клеток суспензии грибов 2.5×10³ КОЕ/мл и общий объем 50 мкл. Все чашки закрывали и инкубировали при 35°С в течение 24 часов без встряхивания. Ингибирование роста С. albicans определяли путем измерения поглощения при 530 нм (OD₅₃₀). Абсорбцию измеряли, используя планшет Biotek Synergy НТХ. Для соединений общей формулы (1) была определена минимальная ингибирующая концентрация MIC (мг/мл) в отношении Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Klebsiella pneumoniae (Таблица 2).

Таблица 2. Оценка N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов (1) на тест-культур микроорганизмов.

Вещества общей формулы (1) проявляют антимикробную активность по отношению к Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Klebsiella pneumoniae, задерживая их развитие в опытах in-vitro (Таблица 2).

Настоящее изобретение относится к новым N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминам общей формулы (1)

к способу их получения и к их применению в качестве средств с антимикробной активностью в отношении Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Klebsiella pneumoniae. Способ получения заключается в том, что пиррол подвергают взаимодействию с предварительно приготовленной при 60°С в течение 2 ч в растворе метанола смесью параформальдегида и амина общей формулы R-NH₂, (где R - указано выше), реакцию проводят в присутствии катализатора ZrOCl₂⋅8H₂O при мольном соотношении пиррол:первичный амин:параформальдегид:ZrOCl₂⋅8H₂O = 1:2:3:(0.03-0.07) при температуре 0°С и атмосферном давлении в течение 5-7 ч. 3 н.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

1. N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1)

2. Способ получения N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1)

отличающийся тем, что пиррол подвергают взаимодействию с предварительно приготовленной при 60°С в течение 2 ч в растворе метанола смесью параформальдегида и амина общей формулы R-NH₂, (где R - указано выше), реакцию проводят в присутствии катализатора ZrOCl₂⋅8H₂O при мольном соотношении пиррол:первичный амин:параформальдегид:ZrOCl₂⋅8H₂O = 1:2:3:(0.03-0.07) при температуре 0°С и атмосферном давлении в течение 5-7 ч.

3. Применение N-алкил-N-{[3-алкил-3,8-диазабицикло[3.2.1]окта-1(7),5-диен-8-ил]метил}аминов общей формулы (1) в качестве средств с антимикробной активностью в отношении Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Klebsiella pneumoniae.