Синтез и туберкулостатическая активность N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)- изоникотиногидразида и 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)- пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамата

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ORGANIC CHEMISTRY

УДК 547.79:615

А.Х. Жакина

, Г.Г. Байкенова

, М. Базарбаев

, А.К. Шайымбетова

, С.М. Дюсенов

, А.А. Айткенова

, И.К. Акжунусова

, Д.Р. Садикова

1Институт органического синтеза и углехимии РК, Караганда;

2Карагандинский экономический университет Казпотребсоюза;

3Казахский научно-исследовательский ветеринарный институт, Алматы;

4Карагандинский государственный медицинский университет (E-mail: bazarbaev48@mail.ru)

Синтез и туберкулостатическая активность N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)- изоникотиногидразида и 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-

пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамата

В статье приведены результаты испытания туберкулостатической активности химических соединений N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)-изоникотиногидразида (ГЖА-45) и 3-(2-(2- гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамата (ГЖА-47) по отношению к штаммам: M.bovis-8 (эталонный штамм), M.bovis (эпизоотический штамм), M.Scrofulaceum и M. Phlei (атипичные штаммы). Установлено, что соединение ГЖА-45 проявило туберкулостатическую актив- ность по отношению к эталонному штамму M. bovis-8, эпизоотическому штамму M. bovis и атипичному штамму M. scrofulaceum, а ГЖА-47 — по отношению к эпизоотическому штамму М.bovis, а также к атипичным штаммам M. phleiи и M. scrofulaceum. Полученные результаты показали, что ГЖА-45 и ГЖА-47 являются перспективными соединениями в плане создания противотуберкулезных препара- тов и служат основой для дальнейшего изучения защитной эффективности этих соединений.

Ключевые слова: N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)–изоникотиногидразид, 3-(2- (2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил)-(морфолин-4)-дитиокарбамат, туберкулостатическая ак- тивность, микобактерии.

Введение

Разработка новых и недорогих лекарственных средств отечественного производства для лечения многих заболеваний на сегодняшний день в Республике Казахстан остается актуальной. Среди мно- гочисленных соединений, обладающих различными противовоспалительными, жаропонижающими, анальгезирующими, противомикробными, антисептическими и противотуберкулезными свойствами, салициловая кислота и ее производные в настоящее время привлекают внимание исследователей все- го мира [1–8].

Целесообразность изучения свойств модифицированных производных салициловой кислоты обусловлена широкими перспективами, которые открывают границы для дальнейшей реализации по- тенциальных возможностей химической модификации, заложенных в самой структуре этих новых фармакофорных групп, зачастую приводящих к возникновению новой высокой физиологической ак- тивности и снижению токсичности.

Экспериментальная часть

Ре по зи то ри й Ка рГ У

пионильного производного салициловой кислоты N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксо- пропил)-изоникотиногидразида взаимодействием салициловой кислоты с хлорангидридом акриловой кислоты в присутствии триэтиламина — акцептора галогеноводорода в среде диоксана с дальнейшим образованием N-акрилоил-2-гидроксибензогидразида с выходом 82 %. Далее N-акрилоил-2-гидрокси- бензогидразид подвергли нуклеофильному присоединению с гидразидом изоникотиновой кислоты в спиртовой среде с образованием N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксопропил)-изоникоти- ногидразида с выходом 56 %:

Синтезированное соединение N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксопропил)-изоникоти- ногидразид (ГЖА-45) представляет собой кристаллический продукт, растворимый в полярных орга- нических растворителях. В ИК-спектре синтезированного соединения ГЖА-45 наблюдается исчезно- вение полос поглощения, характерных для С=С при 1635–1625 см^-1, проявляются полосы деформаци- онных колебаний С–Н в области 1470–1350 см^–1, а также присутствуют полосы поглощения для С=О группы в области 1697–1680 см^–1, для NН и ОН групп — 3320–3260 см^–1. Вычислено, %: С 55,97;

Н 4,99; N 20,40; О 18,64. Найдено, %: С 55,94; Н 4,90; N 20,37; О 18,67.

В целях изучения возможности использования синтезированного соединения в практике лечения различных заболеваний проведено исследование на туберкулостатическую активность соединения N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксопропил)-изоникотиногидразида.

Определение туберкулостатической активности N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксо- пропил)-изоникотиногидразида проводили в филиале «Карагандинская научно-исследовательская ветеринарная станция» ТОО «Казахский научно-исследовательский ветеринарный институт» с ис- пользованием модифицированной питательной среды Гельберга-М (Инновационный патент № 23875 от 21.09.2009 г.).

Далее питательную среду Гельберга-М для проведения опыта с содержанием испытуемого со- единения (ГЖА-45) в соотношении 1:2500 готовили по Б.Я. Хайкину (1988). Полученную смесь вно- сили в стерильные колбы с бусами и тщательно перемешивали, разливали в пробирки по 5–6 см³ и свертывали при температуре 85 ºС в течение одного часа. Взвесь микобактерий готовили на физиоло- гическом растворе хлорида натрия по стандарту мутности Государственного научно-исследова- тельского института стандартизации и контроля им. проф. Л.А. Тарасевича из расчета 500 млн м.к.

в см³. В каждую пробирку со средой с соблюдением стерильности произвели посевы по 0,1 см³ бакте- риальной взвеси. Для каждого штамма брали по три пробирки среды с ГЖА-45. Пробирки выдержи- вали в течение трех часов в горизонтальном положении при температуре 37 ºС. После чего их поме- щали в термостат, где инкубировали в течение 30 дней.

Для сравнения результатов испытания туберкулостатической активности изучаемых химических соединений одновременно были произведены посевы взвеси микобактерий (МТ) на среду Гельберга- М без добавления химических соединений (контрольный опыт).

Туберкулостатическую активность N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-оксопропил)-изо- никотиногидразида в опытах определяли по отношению к культурам эталонного штамма M. bovis-8, эпизоотических штаммов: М.bovis, M. phlei и M. scrofulaceum. Данные, характеризующие туберкуло- статическую активность соединения ГЖА-45 по отношению к различным штаммам микобактерий, представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

Ре по зи то ри й Ка рГ У

Т а б л и ц а 1 Результаты испытания туберкулостатической активности ГЖА-45

по отношению к различным штаммам МТ

№ пробирки

Среда Гельберга-М Дни наблюдения

5 7 10 12 15 20 25 30 Эталонный штамм M. bovis-8

– – – – – – – – 1 – – – – – – – – 2 – – – – – – – – 3

Эпизоотический М. bovis

1 – – – – – – – – 2 – – – – – – – – 3 – – – – – – –

M. phlei

1 – – – – – – + ++

2 – – – – – – + + 3 – – – – – – ++ ++

M. scrofulaceum

1 – – – – – – – – 2 – – – – – – – – 3 – – – – – – – –

———————

Примечание. + — от 10 до 20 колоний; ++ — от 20 до 50 колоний.

Как видно из таблицы 1, соединение ГЖА-45 проявило туберкулостатическую активность по от- ношению к штаммам M. bovis-8, M. bovis и M. scrofulaceum, так как в дни наблюдений на поверхности питательной среды с ГЖА-45 не отмечался рост колоний названных штаммов. Между тем эпизооти- ческий штамм M. phlei обладал некоторой устойчивостью к испытуемому соединению ГЖА-45, и к 20–25 суткам на поверхности питательной среды наблюдалось появление от 20 до 50 колоний на- званного штамма.

а б в г

Рисунок 1. Результаты испытания туберкулостатической активности ГЖА-45 по отношению к различным штаммам микобактерий

На рисунке 1а, б, г видно отсутствие на поверхности питательной среды с испытуемым соедине- нием ГЖА-45 характерного роста культур как эталонного (M. bovis-8), так и эпизоотических (M. bovis, M. scrofulaceum) штаммов, что указывает на туберкулостатическую активность испытуемо- го соединения по отношению к указанным штаммам. Между тем на поверхности питательной среды с испытуемым соединением ГЖА-45 наблюдается рост характерных мелких, нежных светло-

Ре по зи то ри й Ка рГ У

Результаты контрольного опыта проиллюстрированы на рисунке 2, где виден характерный рост культур атипичных штаммов: M. scrofulaceum и М. phlei (эпизоотические штаммы), а также M. bovis-8 (эталонный штамм) и M. bovis (эпизоотический штамм) на среде Гельберга-М без добавления испы- туемого химического соединения ГЖА-45.

а б

а — атипичные микобактерии M. scrofulaceum;

б — штаммы бычьего вида M. bovis-8 (эталонный штамм) и M. bovis (эпизоотический штамм) Рисунок 2. Характерный рост культур различных штаммов микобактерий

на среде Гельберга-М без ГЖА-45

Как известно, решающее влияние на физиологическую активность соединения оказывает содер- жание различных фармакофобных групп в структуре соединения. В продолжение исследования зави- симости «структура–активность» среди производных салициловой кислоты осуществлен синтез 3-(2- (2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамата (ГЖА-47). Синтез со- единения ГЖА-47 осуществляли взаимодействием морфолина с сероуглеродом в среде диоксана в присутствии триэтиламина без выделения промежуточного соединения из реакционной среды с дальнейшим взаимодействием с хлорангидридом акриловой кислоты. Выпавший осадок гидрохлори- да триэтиламина отфильтровали. К фильтрату добавили гидразид салициловой кислоты. Выпавший осадок отфильтровали и перекристаллизовали из этилового спирта. Полученный продукт 3-(2-(2- гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамат представляет собой кри- сталлическое вещество с выходом 64 %.

(2)

В ИК-спектре синтезированного соединения

ГЖА-47

NН и ОН групп — 3420–3260

Вычислено

N 11,37; О 17,32; S 17,36.

%:

С 48,70; Н 5,10;

N 11,35; О 17,20; S 17,35.

Туберкулостатическая активность соединения ГЖА-47 по отношению к культурам M. bovis-8, М. bovis, M. phlei и M. scrofulaceum была изучена по методике, которая использовалась при изучении туберкулостатической активности соединения ГЖА-45. Результаты испытания соединения ГЖА-47 приведены в таблице 2.

Из данных таблицы 2 видно, что на поверхности питательной среды с соединением ГЖА-47 пер- вичный рост культуры M. bovis-8 наблюдался на 15-е сутки с последующим переходом в фазу интен- сивного роста на 25–30-е сутки. Испытуемое соединение ГЖА-47 несколько задерживало сроки по- явления первичного роста культур эпизоотического штамма М. bovis и атипичных штаммов M. phlei и M. scrofulaceum, где единичный рост колоний отмечался только на 25-е сутки.

Ре по зи то ри й Ка рГ У

Т а б л и ц а 2 Туберкулостатическая активность ГЖА-47 по отношению к различным штаммам МТ

№ пробирки

Среда Гельберга–М Дни наблюдения

5 7 10 12 15 20 25 30 Эталонный штамм M. bovis-8

1 – – – – + ++ +++ ++++

2 – – – – + +++ ++++ ++++

3 – – – – – +++ ++++ ++++

Эпизоотический штамм М. bovis

1 – – – – – – е.к. ++++

2 – – – – – – е.к. е.к.

3 – – – – – – е.к. е.к.

M. phlei

1 – – – – – – ++ ++

2 – – – – – – ++ ++

3 – – – – – – ++++ ++++

M. scrofulaceum

1 – – – – – – – –

2 е.к. е.к.

3 – – – – – – – –

———————

Примечание. е.к. — единичные колонии; + — от 10 до 20 колоний; ++ — от 20 до 50 колоний; +++ — более 100 коло- ний; ++++ — сплошной рост.

На рисунке 3 проиллюстрирован характер роста культур различных штаммов микобактерий на поверхности питательной среды с химическим соединением ГЖА-47.

а б в г

Рисунок 3. Результаты испытания туберкулостатической активности ГЖА-47 по отношению к штаммам микобактерий M.bovis-8, M. bovis, M. phlei и M. scrofulaceum

На рисунке 3а виден характерный рост культур эталонного штамма M. bovis-8 (колонии S-типа с приподнятым, пуговчатым центром, светло-желтоватым оттенком). На рисунке 3в заметен рост куль- туратипичного штамма M. phlei (колонии мелкозернистые S-типа, с беловато-кремовым цветом). На рисунке 3б, г наблюдается отсутствие роста культур штаммов M. bovis и M. scrofulaceum, что указы- вает на туберкулостатическую активность испытуемого соединения ГЖА-47 по отношению к назван- ным штаммам.

Заключение

Таким образом, результаты исследования показывают, что соединение N-3-(2-(2-гидрокси- бензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)-изоникотиногидразид проявило туберкулостатическую актив- ность по отношению к штаммам M. bovis-8 (эталонный штамм), M. bovis (эпизоотический штамм) и M. scrofulaceum (атипичный штамм), а 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфо-

Ре по зи то ри й Ка рГ У

Полученные результаты показали, что ГЖА-45 и ГЖА-47 являются перспективными соедине- ниями в плане создания противотуберкулезных препаратов и служат основой для дальнейшего изу- чения защитной эффективности этих соединений.

Список литературы

1 Лазовская Л.А. Специфическая химиотерапия при туберкулезе как антропозоонозе // Ветеринарная патология. — 2012. — № 1, 2. — С. 154–156.

2 Dolin P.J., Raviglione M.C., Kochi A. Global tuberculosis incidence and mortality during 1990–2000 // Bull. World Health Organ. — 1994. — Vol. 72. — P. 213–220.

3 Сигидин Я.А. Салицилаты // Современная медицина. — 1972. — № 9. — С. 50–55.

4 Машковский М.Д. Простагландины // Фармакология и токсикология. — 1974. — № 1. — С. 109–116.

5 Чернух А.М. Воспаление (очерки патологии и экспериментальной терапии). — М.: Медицина, 1979. — 448 с.

6 Машковский М.Д. Современные анальгетики и эндогенные механизмы боли и обезболивания // Вестн. АМН СССР.

— 1980. — № 9. — С. 52–57.

7 Комаров Ф.И., Марквардт Ф., Бокарев И.Н. и др. Лечение ишемической болезни сердца препаратом микристин //

Современная медицина. — 1979. — № 10. — С. 66–70.

8 Хайкин Б.Я. Рекомендации // Лабораторная диагностика туберкулеза. — Омск, 1988. — 26 с.

А.Х. Жакина, Г.Г. Байкенова, М. Базарбаев, А.К. Шайымбетова, С.М. Дюсенов, А.А. Айткенова, И.К. Акжунусова, Д.Р. Садикова

N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)-изоникотиногидразид жəне 3-(2-(2-гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфолин-4)-

дитиокарбамат химиялық қоспаларын синтездеу жəне олардың туберкулостатикалық белсенділігі

Мақалада N-3-(2-(2-гидроксибензоил)гидразинил)-3-(оксопропил)-изоникотиногидразид жəне 3-(2-(2- гидроксибензоил)-гидразинил)-пропионил-(морфолин-4)-дитиокарбамат химиялық қоспаларының микобактериялардың M. bovis-8 (эталондық штамм), M. bovis (эпизоотиялық штамм) штаммдарына жəне де атипті микобактериялардың M. phlei жəне M. scrofulaceum штаммдарына қарсы туберку- лостатикалық белсенділігін анықтау бағытында жүргізілген зерттеулер қорытындысын келтірілген.

A.Kh. Zhakina, G.G. Baikenova, M. Bazarbaev, A.K. Shaiymbetova, S.M. Dyusenov, A.A. Aitkenova, I.K. Akzhunusova, D.R. Sadikova

Synthesis and tuberculostatic activity N-3-(2-(2-hydroxybenzoyl)hydrazinyl)- 3-(

)-isonicotinehydrazide and 3-(2-(2-hydroxybenzoyl)-hydrazinyl)-

propionyl-(

-4)-dithiocarbamate

In the article authors provide the results of tuberculostatic activity research of the following chemical com- pounds: N-3-(2-(2-hydroxybenzoyl)hydrazinyl)-3-(oxopropyl)-isonicotinehydrazide and 3-(2-(2-hydroxy- benzoyl)-hydrazinyl)-propionyl-(morpholine-4)-dithiocarbamate as related to strains: M. bovis-8 (reference strain), M. bovis (epizootic strain) and M. scrofulaceum, M. phlei (atypical strains).

References

1 Lazovskaya L.A. Veterinary Pathology, 2012, 1–2, p. 154–156.

2 Dolin P.J., Raviglione M.C., Kochi A. Bull. World Health Organ., 1994, 72, p. 213–220.

3 Sigidin Ya.A. Modern medicine, 1972, 9, p. 50–55.

4 Mashkovsky M.D. Pharmacology and toxicology, 1974, 1, p. 109–116.

5 Chernukh А.М. Inflammation (Essays on pathology and experimental therapy), Мoscow: Meditsina, 1979, 448 p.

6 Mashkovsky М.D. Bull. of Academy of medical sciences of the USSR, 1980, 9, p. 52–57.

7 Komarov F.I., Markwardt F., Bokarev I.N. et al. Modern medicine, 1979, 10, p. 66–70.

8 Khaikin B.Ya. Laboratory diagnostics of tuberculosis, Omsk, 1988, 26 p

.

Ре по зи то ри й Ка рГ У