Периленилэтинилфенолы: новые противовирусные фотосенсибилизаторы Российский патент 2025 года по МПК C07C15/62 A61K31/55 A61K41/00 A61P31/14 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области химической технологии, химии биологически и фотоактивных соединений и медицины, а именно к многостадийному способу получения биологически активных соединений, проявляющих противовирусную активность и потенциально применимых в качестве лекарственного препарата в медицинской практике.

2. Предшествующий уровень техники

Семейство Coronaviridae включает множество значимых с медицинской точки зрения вирусных патогенов, о чем свидетельствуют недавня вспышка SARS-CoV-2, возбудителя пандемии COVID-19, в результате которой на сегодняшний день зарегистрировано более 6 миллионов смертей. Лечение заболевания COVID-19 по-прежнему остается сложной задачей, в связи с чем разработка новых эффективных препаратов против острых короновирусных инфекций является важным приоритетом медицинских исследований.

Универсальная и светозависимая противовирусная активность соединений периленового типа гипокреллина и гиперицина известна уже несколько десятилетий [1]. Другими основными соединениями перилена широкого спектра действия, направленными на мембраны, являются производные периленилэтинила. Первоначально считалось, что их механизм в первую очередь включает ингибирование биофизического слияния [2-4], однако более поздние данные подчеркнули значительную роль фотосенсибилизации в их механизме действия [5-7]. Эти соединения являются эффективными фотогенераторами синглетного кислорода (¹О₂), который оказывает значительное повреждение ненасыщенных компонентов липидного бислоя, особенно когда фотосенсибилизатор и двойные связи находятся в непосредственной близости (так называемый контактно-зависимый путь) [8]. Этот эффект основан на еновой реакции окисления липидов с последующим разрывом связи СС [8,9]. ¹O₂-индуцированное образование коротких полярных липидов резко меняет реологию мембран, а в случае оболочек вирионов - их способность сливаться с клеточной мембраной хозяина [10,11]. Как правило, соединения, генерирующие ¹O₂, нацеленные на мембраны, демонстрируют замечательные противовирусные эффекты in vitro, например арилиденроданины (соединения LJ) [12-14], алкилпроизводные бенгальской розы [15] и др. [16-18].

Перилен [19-21] и его производные [6,22-24] признаны фотогенераторами синглетного кислорода. Недавно мы определили квантовые выходы генерации ¹O₂ в метаноле для нескольких гетероарилетинилпериленов и тиенилпериленов, проявивших активность против SARS-CoV-2 [7]. Ненуклеозидные периленовые противовирусные препараты представляют собой амфипатические соединения, которые состоят из липофильного периленового остатка и полярных функциональных групп. Они частично растворимы в водных буферах, содержащих несколько процентов ДМСО, вероятно, образуя мицеллы. На противовирусную активность этих соединений влияют различные факторы, влияющие не только на их способность генерировать синглетный кислород ¹O₂, но и на способность проникать через липидные мембраны [7].

Структура, способ определения структуры, способ выделения, брутто-формула, полный элементный, биологическая активность заявляемых соединений в патентной и научно-технической литературе не описаны.

3. Сущность изобретения

Сущность изобретения заключается в синтезе новых фотосенсибилизаторов на основе перилена (Фиг. 1), установлении их структуры, физико-химических свойств и противовирусной активности.

Синтез биологически активных соединений в индивидуальном виде является многостадийным. Можно условно разделить его на три основных этапа:

1. Синтез исходных 2- и 3-этинилперилена, ранее описанных в литературе;

2. Синтез, очистка и характеризация 3-замещенных периленов;

3. Синтез, очистка и характеризация 2-замещенных периленов.

Исходные соединения синтезируются в строгом соответствии с описанными в литературе методиками, с последующим сопоставлением ЯМР спектров полученных соединений с литературными данными. Синтезы исходных 2- и 3-этинилперилена, ранее описанных в литературе, схожи по своей сути.

Синтез производных 3-замещенных этинилпериленов осуществлялся посредством введения исходного соединения - 3-этинилперилена - в реакцию Соногаширы с 4-йодфенолом, 3-йодфенолом и 2-бром-4-йодфенолом, а также катализаторами йодидом меди и дихлоробис(трифенилфосфин)палладием, в диметилформамиде с добавлением триэтиламина. Реакция шла в течение суток в среде аргона при температуре 80°С. Дальнейшая двухступенчатая очистка экстракция и колоночная хроматография на силикагеле - проводилась по стандартным методикам. Было получено 3 новых соединения (таблица 1).

Синтез производных 2-замещенных этинилпериленов осуществлялся посредством введения исходного соединения - 2-этинилперилена - в реакцию Соногаширы с 4-йодфенолом, 3-йодфенолом и 2-бром-4-йодфенолом, а также катализаторами йодидом меди и дихлоробис(трифенилфосфин)палладием, в диметилформамиде с добавлением триэтиламина. Реакция шла в течение суток в среде аргона при температуре 80°С. Дальнейшая двухступенчатая очистка - экстракция и колоночная хроматография на силикагеле проводилась по стандартным методикам. Было получено 3 новых соединения (таблица 1).

Полученные компоненты характеризуют физико-химическими и биологическими методами.

Описываемый способ позволяет получать фотосенсибилизаторы в количестве и с чистотой, достаточной для проведения физико-химических и биологических исследований.

4. Осуществление изобретения

Пример 1. Способ синтеза производных 3-замещенных этинилпериленов. 3-этинилперилен (1.2 экв.), соответствующий йодфенол (1 экв.), бис(трифенилфосфин)дихлорпалладий (0.05 экв.) и йодид меди (I) (0.1 экв.) растворяли в сухом ДМФ (~100 мл). Смесь вакуумировали и продували аргоном 5 раз, затем добавляли триэтиламин (5 экв.). Реакционную смесь нагревали до 80°С и оставляли перемешиваться в течение суток (Фиг. 2).

Пример 2. Способ выделения фотосенсибилизаторов 3-замещенных этинилпериленов заключается в разбавлении реакционной смерти этилацетатом (150 мл), которую потом промывали 1% водным раствором ЭДТА (200 мл), водой (3×200 мл) и и концентрированным раствором хлорида натрия (200 мл), сушили над безводным сульфатом натрия, отфильтровывали и выпаривали расторитель в вакууме, получая неочищенное твердое вещество. Остаток очищали колоночной хроматографией на силикагеле с градиентов растворителя 0 до 2% этилацетата в дихлорметане для HOPY11 и HO3PY11, и чистым толуолом для HOBrPY11. Соответствующие фракции упаривали и получали желаемые соединения в виде окрашенных твердых веществ.

Пример 3. Способ синтеза производных 2-замещенных этинилпериленов. 2-этинилперилен (1.2 экв.), соответствующий йодфенол (1 экв.), бис(трифенилфосфин)дихлорпалладий (0.05 экв.) и йодид меди (I) (0.1 экв.) растворяли в сухом ДМФ (~100 мл). Смесь вакуумировали и продували аргоном 5 раз, затем добавляли триэтиламин (5 экв.). Реакционную смесь нагревали до 80°С и оставляли перемешиваться в течение суток (Фиг. 3).

Пример 4. Способ выделения фотосенсибилизаторов 2-замещенных этинилпериленов заключается в разбавлении реакционной смерти этилацетатом (150 мл), которую потом промывали 1% водным раствором ЭДТА (200 мл), водой (3×200 мл) и и концентрированным раствором хлорида натрия (200 мл), сушили над безводным сульфатом натрия, отфильтровывали и выпаривали расторитель в вакууме, получая неочищенное твердое вещество. Остаток очищали колоночной хроматографией на силикагеле с градиентов растворителя 0 до 2% этилацетата в дихлорметане для HOPY13 и HO3PY13, и чистым толуолом для HOBrPY13. Соответствующие фракции упаривали и получали желаемые соединения в виде окрашенных твердых веществ.

Пример 5. Определение основных физико-химических и спектральных характеристик полученных фотосенсибизаторов HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13

Полученные образцы HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13 представляют собой твердые вещества желтого, красного или коричневого цвета.

Соединения перилена обладают характерным спектром поглощения в УФ-диапазоне:

HOPY11 (96% этанол) λ_max, нм 466;

H03PY11 (96% этанол) λ_max, нм 463;

HOBrPY11 (96% этанол) λ_max, нм 466;

HOPY13 (96% этанол) λ_max, нм 438;

HO3PY13 (96% этанол) λ_max, нм 438;

HOBrPY13 (96% этанол) λ_max, нм 438.

При облучении в УФ-диапазоне для всех веществ наблюдается флуоресценция:

HOPY11 (96% этанол) λ_max, нм 476;

HO3PY11 (96% этанол) λ_max, нм 472;

HOBrPY11 (96% этанол) λ_max, нм 475;

HOPY13 (96% этанол) λ_max нм 442;

HO3PY13 (96% этанол) λ_max нм 440;

HOBrPY13 (96% этанол) λ_max, нм 442.

Все полученные соединения генерировали синглетный кислород, квантовый выход которого:

HOPY11 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.422;

HO3PY11 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.451;

HOBrPY11 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.282;

HOPY13 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.297;

HO3PY13 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.460;

HOBrPY13 (96% этанол) ϕ_Δ(¹O₂) 0.332.

Пример 6. Установление состава и структуры HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13.

Брутто-формулы HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13 устанавливают на основании масс-спектров высокого разрешения.

В масс-спектре высокого разрешения соединений:

1. HOPY11 наблюдается ион с m/z 367.1128, что согласуется с брутто-формулой С₂₈Н₁₅О^- (расчетное значение m/z=367.1128 для [М-Н]^-).

2. HO3PY11 наблюдается ион с m/z 369.1286, что согласуется с брутто-формулой С₂₈Н₁₇О⁺ (расчетное значение m/z=369.1274 для [М+Н]⁺).

3. HOBrPY11 наблюдается ион с m/z 447.0386, что согласуется с брутто-формулой C₂₈H₁₆BrO⁺ (расчетное значение m/z=447.0379 для [М+Н]⁺).

4. HOPY13 наблюдается ион с m/z 369.1285, что согласуется с брутто-формулой С₂₈Н₁₇О⁺ (расчетное значение m/z=369.1274 для [М+Н]⁺).

5. HO3PY13 наблюдается ион с m/z 369.1282, что согласуется с брутто-формулой C₂₈H₁₇O⁺ (расчетное значение m/z=369.1274 для [М+Н]⁺).

6. HOBrPY13 наблюдается ион с m/z 447.0390, что согласуется с брутто-формулой C₂₈H₁₆BrO⁺ (расчетное значение m/z=447.0379 для [М+Н]⁺).

Структура HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13 была установлена на основании данных ЯМР. Отнесение сигналов в спектрах ЯМР ¹Н и ¹³С проведено на основании предположительной структуры соединений. Спектры зарегистрированы для растворов индивидуальных веществ в пердейтеродиметилсульфоксиде при комнатной температуре.

HOPY11. ¹Н NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 9.92 (s, 1H, ОН), 8.46 (d, 1H, J=7.2 Гц, Н4'), 8.41 (d, 1H, J=7.3 Гц, Н12'), 8.39 (d, 1H, J=7.3 Гц, Н7'), 8.36 (d, 1Н, J=8.0 Гц, H1'), 8.24 (d, 1H, J=8.3 Гц, Н6'), 7.85-7.82 (m, 2Н, Н9', Н10'), 7.75 (d, 1H, J=7.9 Гц, Н2'), 7.70 (t, J=7.7 Гц, 1H, Н5'), 7.60-7.55 (m, 2Н, Н8', Н11'), 7.53 (d, 2Н, J=8.7 Гц), 6.87 (d, 2Н, J=8.7 Гц). ¹³С NMR (126 МГц, DMSO-d6) δ 158.27, 134.19, 133.73, 133.17, 133.12, 130.97, 130.76, 130.56, 130.14, 129.89, 128.48, 128.27, 127.79, 127.60, 126.97, 125.67, 121.45, 121.35, 121.20, 120.34, 119.96, 115.83, 112.46, 96.36, 85.75.

HO3PY11. ¹Н NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 9.74 (s, 1H), 8.45 (d, J=7.5 Гц, 1H), 8.40 (s, 1H), 8.37-8.29 (m, 2Н), 8.00 (s, 1H), 7.88-7.74 (m, 3Н), 7.62-7.50 (m, 3Н), 7.27 (t, J=7.9 Гц, 1Н), 7.08 (d, J=7.3 Гц, 1Н), 7.02 (s, 1H), 6.91-6.82 (m, 1H). ¹³С NMR (126 МГц, DMSO-d₆) δ 157.34, 134.17, 134.08, 131.14, 130.69, 130.67, 130.45, 129.91, 129.83, 129.79, 129.45, 128.46, 128.43, 128.18, 128.14, 127.75, 127.67, 127.64, 127.56, 127.52, 127.34, 126.81, 126.76, 123.06, 122.38, 122.28, 121.38, 120.92, 120.68, 117.81, 117.79, 116.38, 89.88, 88.85.

HOBrPY11. ¹H NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 10.88 (s, 1H), 8.44 (d, J=7.5 Гц, 1H), 8.42-8.30 (m, 3H), 8.24 (d, J=8.2 Гц, 1H), 7.91-7.85 (m, 1H), 7.86-7.78 (m, 2H), 7.75 (d, J=7.8 Гц, 1H), 7.68 (t, J=7.9 Гц, 1H), 7.59-7.50 (m, 3H), 7.04 (d, J=8.4 Гц, 1H).¹³C NMR (126 МГц, DMSO-d₆) δ 155.12, 135.76, 134.17, 133.74, 132.26, 131.08, 130.96, 130.87, 130.12, 129.84, 128.56, 128.28, 127.85, 127.76, 127.60, 126.96, 126.92, 125.75, 121.53, 121.35, 121.21, 120.26, 119.49, 116.56, 114.27, 109.45, 94.56, 86.81.

HOPY13.¹H NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 9.97 (s, 1H), 8.42 (d, J=7.5 Гц, 1H), 8.37-8.29 (m, 3H), 7.94 (s, 1H), 7.84-7.73 (m, 3H), 7.58-7.50 (m, 3H), 7.48 (d, J=8.3 Гц, 2H), 6.86 (d, J=8.3 Гц, 2H).¹³C NMR(126 МГц, DMSO-d₆) δ 158.13, 134.16, 134.13, 133.04, 131.02, 130.41, 130.15, 129.95, 129.50, 128.37, 128.11, 127.75, 127.57, 127.46, 127.11, 126.76, 122.34, 121.26, 121.15, 120.86, 115.75, 112.37, 90.49, 87.52.

HO3PY13. ¹H NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 9.74 (s, 1H), 8.45 (d, J=7.5 Гц, 1H), 8.40 (s, 1H), 8.37-8.29 (m, 2H), 8.00 (s, 1H), 7.88-7.74 (m, 3H), 7.62-7.50 (m, 3H), 7.27 (t, J=7.9 Гц, 1H), 7.08 (d, J=7.3 Гц, 1H), 7.02 (s, 1H), 6.91-6.82 (m, 1H). ¹³C NMR (126 МГц, DMSO-d₆) δ 157.34, 134.17, 134.08, 131.14, 130.69, 130.67, 130.45, 129.91, 129.83, 129.79, 129.45, 128.46, 128.43, 128.18, 128.14, 127.75, 127.67, 127.64, 127.56, 127.52, 127.34, 126.81, 126.76, 123.06, 122.38, 122.28, 121.38, 120.92, 120.68, 117.81, 117.79, 116.38, 89.88, 88.85

HOBrPY13. ¹H NMR (500 МГц, DMSO-d₆, δ, м.д., J/Гц) δ 10.87 (s, 1H), 8.44-8.28 (m, 4H), 7.94 (s, 1H), 7.84-7.71 (m, 4H), 7.56-7.45 (m, 4H), 7.04 (d, J=8.4 Гц, 1H).¹³C NMR (126 МГц, DMSO-d₆) δ 155.09, 135.86, 134.24, 134.15, 132.16, 131.15, 130.50, 130.42, 129.99, 129.56, 128.53, 128.25, 127.81, 127.74, 127.60, 127.31, 126.86, 122.49, 121.39, 121.36, 121.00, 120.88, 116.58, 114.17, 109.38, 88.88, 88.65.

Биологические эксперименты показали, что соединения HOPY11, HOPY13, HO3PY11, HO3PY13, HOBrPY11 и HOBrPY13 обладают заметной противовирусной активностью в отношении коронавируса SARS-CoV-2. Полученные данные представлены в виде таблицы 2, где концентрация EC₅₀ демонстрирует полумаксимальную эффективную концентрацию, при которой инактивируется 50% вирионов, а СС₅₀ показывает концентрацию соединений, необходимую для снижения жизнеспособности клеток на 50%.

Изобретение относится к области химической технологии, химии биологически и фотоактивных соединений и медицины, а именно к фотосенсибилизатору, выраженному общей структурной формулой, где R₁ и R₂ представляют собой гидроксид или бромид, при этом заместитель может находиться как во 2, так и в 3 положении перилена. Технический результат – соединения на основе перилена, проявляющие противовирусную активность в отношении SARS-CoV-2. 3 ил., 2 табл., 6 пр.

Фотосенсибилизатор, выраженный общей структурной формулой

проявляющий противовирусную активность в отношении SARS-CoV-2, представляющий 3-замещенные этинилперилены HOPY11, HO3PY11, HOBrPY11 и 2-замещенные этинилперилены HOPY13, HO3PY13, HOBrPY13, где R₁ и R₂ представляют собой гидроксид или бромид, при этом заместитель может находиться как во 2, так и в 3 положении перилена.