PL213535B1

PL213535B1 - Nowe S-podstawione kwasy 2-tioorotowe oraz sposób ich otrzymywania

Info

Publication number: PL213535B1
Application number: PL386930A
Authority: PL
Inventors: Grazyna Bartkowiak; Elżbieta Wyrzykiewicz; Grzegorz Schroeder
Original assignee: Univ Adama Mickiewicza
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2013-03-29
Also published as: PL386930A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy nowych związków znajdujących zastosowanie w syntezie pochodnych kwasu 2-tiorotowego.

Kwas 2-tioorotowy znajduje zastosowanie jako potencjalny antymetabolit kwasu orotowego.

W literaturze (M. A. Lea, A. Luke, A. Assad, M. Patel, P. A. Reddy; International Journal of Biochemistry 24 (9), 1453-1459 (1992)) opisano działanie kwasu 2-tioorotowcgo jako inhibitora metabolizmu nukleotydów i syntezy kwasów nukleinowych w komórkach nowotworowych wątroby, który wywołuje hamowanie rozwoju tych komórek, a więc może być stosowany w terapii raka wątroby.

Zastosowanie kwasu 2-tiorotowcgo jako farmaceutyku jest znacznie ograniczone wskutek jego bardzo słabej rozpuszczalności zarówno w wodzie, jaki i w rozpuszczalnikach organicznych oraz tłuszczach. Wprowadzenie do cząsteczki tego związku podstawnika przy atomie siarki na ogół poprawia jego rozpuszczalność w wielu rozpuszczalnikach organicznych, m. in. w alkoholu etylowym oraz zwiększa znacznie lipofilowość cząsteczki, a wiec jej powinowactwo do tłuszczów, a tym samym zdolność do przenikania do wnętrza komórki w organizmie żywym.

Mimo istniejących praktycznych zastosowań zarówno kwasu 2-tioorotowego, jak i jego pochodnych, znanych jest niewiele takich pochodnych ze względu na małą reaktywność kwasu 2-tioorotowego w temperaturze pokojowej, jak i jego wrażliwość na dekompozycję, w temperaturach podwyższonych w środowisku reakcji, m. in. odtiolowanie.

Celem wynalazku były związki, które łatwo będą ulegać reakcjom prowadzącym do otrzymania pochodnych kwasu 2-tioorotowego, podstawionych przy atomie siarki.

Przedmiotem wynalazku są nowe, S-podstawione kwasy 2-tioorotowe o wzorze ogólnym 1:

w którym R oznacza podstawnik ω-bromoalkilowy o łańcuchu prostym zawierającym od 2 do 10 grup

CH2.

W drugim aspekcie wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania S-podstawionych kwasów 2-tioorotowych o wzorze ogólnym 1, w którym R posiada wyżej podane znaczenie.

Sposób według wynalazku polega na reakcji kwasu 2-tioorotowego o wzorze 2:

z α,ω-dibromoalkanami o wzorze ogólnym 3:

w którym n przybiera wartości od 2 do 10 w roztworze polarnego rozpuszczalnika organicznego w obecności środka alkalizującego użytego w ilości odpowiadającej dwukrotnemu nadmiarowi w stosunku do kwasu 2-tioorotowego.

PL 213 535 B1

Niedomiar środka alkalizującego może być również użyty ale wpływa niekorzystnie na wydajność, gdyż cześć kwasu 2-tioorotowego nie rozpuści się w środowisku reakcji. Nadmiar środka alkalizującego skutkuje wytrącaniem soli kwasu 2-tiorotowego, co również obniża wydajność reakcji. Ze względu na stabilność kwasu 2-tiorotowcgo korzystne jest prowadzenie reakcji w temperaturze pokojowej.

Reakcję prowadzi się w obecności środków alkalizujących wybranych z grupy: NaOH, KOH, węglany sodu, potasu lub wapnia, woda amoniakalna, korzystne jest stosowanie wodorotlenku sodowego.

Jako rozpuszczalniki stosuje się rozpuszczalniki wybrane z grupy: niższe alkohole alifatyczne, alkohole wielowodorotlenowe zawierające od 2 do 3 atomów węgla, alkohol benzylowy, acetonitryl, DMSO, DMF. Szczególnie korzystne jest stosowanie metanolu.

W celu uzyskania dobrej wydajności korzystne jest stosowanie nadmiaru dibromoalkanu, przy czym stosunek kwasu do alkanu powinien wynosić od 1:1,5 do 1:5.

Po zakończeniu reakcji oddziela się osad soli kwasu 2-tioorotowcgo a następnie zatęża się mieszaninę reakcyjną pod zmniejszonym ciśnieniem przy łagodnym ogrzewaniu (35-40°C). Następnie, poprzez zakwaszenie ochłodzonej mieszaniny wytrąca się surowy produkt. Ze względu na niestabilność produktu w środowisku silnie alkalicznym wskazane jest aby podczas zatężania roztworu pH nie przekroczyło wartości 10.

Związki, będące przedmiotem wynalazku, są nowymi, łatwymi do otrzymania pochodnymi kwasu 2-tioorotowego, które mogą służyć do dalszych modyfikacji (np. umożliwić użycie grupy alkilotioorotowej jako podstawnika dla innych cząsteczek organicznych), jak i jako substancje biologicznie czynne - inhibitory enzymów i substancje mukoprotekcyjne.

Związki według wynalazku charakteryzują się dużą reaktywnością w wielu reakcjach podstawienia dzięki obecność atomu bromu na końcu łańcucha alkilowego, który ulega wymianie na inną grupę funkcyjną, dzięki czemu mogą służyć do łatwego otrzymywania nowych pochodnych kwasu 2-tiorotowego. W szczególności mogą one znaleźć zastosowanie do otrzymywania szerokiej gamy pochodnych kwasu 2-tioorotowego, które nic były dotychczas syntetyzowane, tj. odpowiednich alkoholi, eterów, tioli, sulfidów, tiocyjanianów, azydków, itd. oraz użycia tychże do dalszych reakcji zgodnie z reaktywnością wprowadzonych grup funkcyjnych

Kwasy 2-bromoalkilotioorotowe będące przedmiotem wynalazku mogą znaleźć zastosowanie jako środki charakteryzujące się aktywnością biologiczną. Aktywność powyższych związków oceniono metodą in silico [Stepanchikova A. V., Lagunin A. A., Filimonov D. A., Poroikov V. V.; Prediction of biological activity spectra for substances: Evaluation of diverse sets of drug-like structures; Curr. Med. Chem. 2003, vol. 10, 225-233], na podstawie której stwierdzono, że związki według wynalazku mogą wykazywać działanie farmakologiczne. Wyniki analizy in silico, tj. przykłady prognozowanego działania zestawiono w poniższej tabeli 1. Wartość Pa > 0,7 wskazuje na bardzo dużą możliwość wystąpienia danej aktywności, a Pa > 0,5 na możliwość wystąpienia danego działania (Pa - prawdopodobieństwo aktywności).

T a b e l a 1

Możliwość wystąpienia aktywności biologicznej (Pa)

Rodzaj aktywności biologicznej	Związek
I	II-VII
Ochronna na błony śluzowe (mukoprotekcyjna)	0,510	0,578
Przeciwwrzodowa	0.510	0,578
Inhibitująca aminopeptydazę proliny	0,953	0,928
Inhibitująca fosfotransferazę fosfoenolo-pirogroniano proteinową	0,939	0,910
Inhibitująca aldolazę treoniny	0,906	0,859
Inhibitująca syntazę (-)-(4S)-limonenu	0,906	0,876
Inhibitująca dehydrogenazę (R,R)-butanodiolu	0,877	0,826
Inhibitująca pitrylizynę	0,808	0,736

PL 213 535 B1

Powyżej podane wartości Pa wskazują, że związki te mogą, z dużym prawdopodobieństwem, być inhibitorami wiciu enzymów, a więc wpływać na różne procesy metaboliczne w organizmie, a także działać przeciwwrzodowo i ochronnie na błony śluzowe.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady, które nie wyczerpują wszystkich możliwych przypadków stosowania sposobu syntezy według wynalazku.

Otrzymane związki zostały scharakteryzowane wartością stałej chromatograficznej Rf (TLC, DC-Alufolien Kieselgel 60 F254, Merck 1.05554; faza ruchoma butanol-kwas octowy-woda 5:2:3), analizą elementarną (Elementar Americas Elementar Analyser Vario III EL) i parametrami spektroskopowymi UV/Vis (spektrofotometr Specord UV/Vis), IR (pomiar w pastylce KBr, aparat Pcrkin-Elmer M 180), ¹H NMR (aparat Varian Gemini VT 300) oraz MS (aparat AMD Intectra Mass AMD 402).

P r z y k ł a d 1

W kolbie kulistej o pojemności 100 ml umieszczono 0,344 g kwasu 2-tioorotowego (2 mmol) i dodano się porcjami 0,1M roztwór metanolowy wodorotlenku sodu (40 ml) z jednoczesnym mieszaniem do czasu, aż cała ilość kwasu 2-tioorotowego uległa rozpuszczeniu.

Do uzyskanego klarownego roztworu wkroplono 1,88 g (10 mmol) 1,2-dibromoetanu i mieszanie kontynuowano w temperaturze pokojowej przez 2 dni. W trakcie reakcji wytrąca się z roztworu sól sodowa kwasu 2-tioorotowego. Reakcję kontroluje się za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (TLC). Po zakończeniu reakcji odsącza się wytrącony 2-tioorotan sodu, a przesącz zatęża na wyparce obrotowej przy temperaturze łaźni wodnej 35-40°C do połowy pierwotnej objętości. Zatężoną mieszaninę reakcyjną zakwasza się po ostudzeniu za pomocą 1M kwasu solnego do wartości pH około 1. Wytrącony osad odsącza się, przemywa dwukrotnie eterem dietylowym i suszy na powietrzu. Krystalizacja uzyskanego osadu z metanolu prowadzi do uzyskania bezbarwnego produktu, kwasu 2-bromoetylotioorotowego o t. t. = 209-214°C z wydajnością 45%;

Rf = 0,60 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3);

MS: M⁺ m/z 278/280;

¹H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,39 (s, 1H, C5-H); 4,71 (t, 2H, Br-CH2); 3,51 (t, 211, CH2-S);

IR (KBr, v, cm^-1): 1680 (C = O kwas), 1650 (C = O keton), 1550 (C5 = C6);

UV/Vis (CH3OH): λ,ηαχ 234,8, Ig ε 4,22.

Analiza elementarna:

obliczono %: C 30,12, H 2,53, N 10,04;

uzyskano %: C 30,83, H 2,69, N 10,28.

P r z y k ł a d 2

Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoctanu 0,642 g (4 mmol) 1,5-dibromopentanu. Reakcję prowadzono przez 7 dni. Po obróbce mieszaniny reakcyjnej jak w przykładzie 1, uzyskano kwas 2-bromopentylotioorotowy z wydajnością 25% wydajności teoretycznej.

Rf = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3);

MS: M⁺ m/z 320/322;

¹H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,33 (s, 1H, C5-H); 3,52 (t, 2H, Br-CH2); 3,18 (t, 2H, CH2-S);

IR (KBr, v, cm¹): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C5 = C6);

UV/Vis (CH3OH): λ,ηαχ 236,0, Ig ε 4,14.

Analiza elementarna:

obliczono %: C 37,69, H 4,22, N 8,38;

uzyskano %: C 37,39, H 4,08, N 8,72.

P r z y k ł a d 3

Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoctanu 0,67g (4 mmol) 1,6-dibromoheksanu. Reakcję prowadzono przez 14 dni. Uzyskano kwas 2-bromoheksylotioorotowy z wydajnością 37% wydajności teoretycznej.

Rf = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3);

MS: M⁺ m/z 334/336;

¹H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,61 (s, 1H, C5-H); 3,52 (t, 2H, Br-CH2); 3,18 (t, 2H, CH2-S);

IR (KBr, v, cm¹): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C5 = C6);

UV/Vis (CH3OH): λ,ηαχ 236,2, Ig ε 4,13.

Analiza elementarna:

obliczono (x 1/2 H2O) %: C 38,77, H, N 8,39;

uzyskano %: C 38,35, H 4,54, N 8,13.

PL 213 535 B1

P r z y k ł a d 4

Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoetanu 0,699 g (4 mmol) 1,7-dibromoheptanu. Reakcję prowadzono przez 8 dni. Uzyskano kwas 2-bromoheptylotioorotowy z wydajnością 30% wydajności teoretycznej.

Rf = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3);

MS: M⁺ m/z 348/350;

IR (KBr, v, cm¹): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C5 = C6);

UV/Vis (CH3OH): Amax 236,2, Ig ε 4,12.

Analiza elementarna:

obliczono (x H2O) %: C 38,91, H 4,81, N 7,39;

uzyskano %: C 39,21, H 5,17, N 7,63.

Claims

1. Nowe, S-podstawione kwasy 2-tioorotowe o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza podstawnik ω-bromoalkilowy, zawierający w łańcuchu prostym od 2 do 10 grup metylenowych:

2. Sposób otrzymywania nowych S-podstawionych kwasów 2-tioorotowych o wzorze ogólnym 1:

w którym R oznacza grupę ω-bromoalkilową, zawierający w łańcuchu prostym od 2 do 10 grup metylenowych, znamienny tym, że polega na reakcji kwasu 2-tioorotowcgo o wzorze 2:

z odpowiednim α,ω-dibromoalkanem o wzorze ogólnym 3:

gdzie n = 2-10, w polarnym rozpuszczalniku organicznym, w obecności środka alkalizującego użytego w ilości umożliwiającej całkowite rozpuszczenie kwasu 2-tioorotowego.