PL240815B1 - Pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym podstawnikiem, sposób ich otrzymywania, oraz ich zastosowanie medyczne - Google Patents

Description

PL 240 815 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym podstawnikiem o wzorze 1 i o wzorze 2 oraz sposób ich otrzymywania i ich zastosowanie medyczne w leczeniu gruźlicy.

Gruźlica to przewlekła choroba zagrażająca życiu wywoływana przez prątki Mycobacterium tuberculosis . Na całym świecie gruźlica jest jedną z 10 najważniejszych przyczyn zgonów i główną przyczyną zgonów u osób z HIV/AIDS [WHO Global Tuberculosis Report 2018].

W 2017 r. gruźlica spowodowała około 1,3 miliona zgonów wśród osób niezakażonych wirusem HIV, a wśród osób zakażonych HIV odnotowano dodatkowe 300 000 zgonów z powodu gruźlicy. Szacuje się, że rocznie liczba nowych przypadków gruźlicy wynosi 10,0 mln, co odpowiada 133 przypadkom na 100 000 ludności [WHO Global Tuberculosis Report 2018].

Współistnienie zakażenia HIV i gruźlicy zwykle nasila proces chorobowy, zarówno w odniesieniu do gruźlicy, jak i zakażenia wirusowego [Jagielski T. Drug resistance in tuberculosis - microbiological and clinical aspects. Kosmos. Problemy nauk biologicznych 2017, 66, 41-58].

Innym zjawiskiem, które znacząco negatywnie wpływa na sytuację epidemiologiczną gruźlicy jest lekooporność wywołujących ją prątków [Kruczak K., Niżankowska-Mogilnicka E. Multidrug resistance tuberculosis - current problems. Pneumonol. Alergol. Pol. 2009, 77, 276-283; Jagielski T. Drug resistance in tuberculosis - microbiological and clinical aspects. Kosmos. Problemy nauk biologicznych 2017, 66, 41-58; Augustynowicz-Kopeć E. The new face of tuberculosis. Acta Medicorum Polonorum, 2018, Nr 8, zeszyt 1,23-36].

Gruźlica lekooporna może być wielolekooporna (MDR-TB, multidrug resistant tuberculosis) spowodowana opornością na co najmniej izoniazyd i rifampicynę (leki pierwszego rzutu) oraz gruźlica wielolekooporna o rozszerzonej oporności prątków (XDR-TB, extensively drug resistant tuberculosis) na izoniazyd, rifampicynę, fluorochinolony oraz aminoglikozydy lub kapreomycynę (w tym leki drugiego rzutu) [Zingol M., Hosseini M. S., Wright A., Weezenbeek C. L., Nunn P., Watt C. J., Williams B. G., Dye C. Global incidence of multidrug-resistant tuberculosis. J. Infect. Dis. 2006, 194, 479-485; Loddenkemper R., Sagabiel D., Brendel A. Strategies against multidrug-resistant tuberculosis. Eur. Respir. J. 2002, 36, 66-77].

Istnieje zatem rzeczywiste zapotrzebowanie na opracowanie nowych leków, zdolnych do skutecznego leczenia gruźlicy.

Jedną z najważniejszych metod poszukiwania wysoce aktywnych związków to połączenie różnych farmakoforów w jedną strukturę [Liu A., Huang L. Wang Z., Luo Z., Mao F., Shan W., Xie J., Lai K., Li X. Hybrids consisting of the pharmacophores of salmeterol and roflumilast or phthalazinone: dual (e2-adrenoceptor agonists-PDE4 inhibitors for the treatment of COPD. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 1548-1552; Schlager T., Schepmann D., Lehmkuhl K., Holenz J., Vela J. M., Buschmann H., Wunsch B. Combination of two pharmacophoric systems: synthesis and pharmacological evaluation of spirocyclic pyranopyrazoles with high σ1 receptor affinity. J. Med. Chem. 2011,54, 6704-6713].

Związki zawierające układy heterocykliczne mają wielkie znaczenie, zwracając szczególną uwagę na pochodne należące do klasy związków o udowodnionej przydatności w chemii medycznej. Związki heterocykliczne także odgrywają ważną rolę w leczeniu gruźlicy (izoniazyd, rifampic yna, streptomycyna, pirazynamid i in.). W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie naukowców pochodnymi tiazolidyno-2,4-dionu ze względu na ich szerokie spektrum właściwości biologicznych (przeciwcukrzycowe, przeciwnowotworowe, przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwgrzybicze, przeciwwirusowe). Potwierdzają to liczne prace przeglądowe na temat aktywności i mechanizmów działania tiazolidyno2,4-dionów [Chadha N., Bahia M.S., Kaur M., Silakari O. Thiazolidine-2,4-dione derivatives: Programmed chemical weapons for key protein targets of various pathological conditions. Bioorg. Med. Chem. 2015, 23, 2953-2974; Asati V., Mahapatra D. K., Bharti S. K. Thiazolidine-2,4-diones as multi-targeted scaffold in medicinal chemistry: Potential anticancer agents. Eur. J. Med. Chem. 2014, 87, 814-833; Jain V. S., Vora D. K., Ramaa C. S. Thiazolidine-2,4- diones: progress towards multifarious applications. Bioorg. Med. Chem. 2013, 21,1599-1620; Imran M., Ilyas B., Deepanjali, Khan S. A. Recent thiazolidinediones as antidiabetics. J. Sci. Industr. Res. 2007, 66, 99-109].

Są też doniesienia o aktywności przeciwprątkowej dla pochodnych tiazolidyno-2,4-dionu.

3,5-Dipodstawione pochodne tiazolidyno-2,4-dionu zawierające układy benzotiazolu oraz pirydyno-1,3,4-oksadiazolowy w pozycji 3 zostały przebadane pod kątem aktywności przeciwprątkowej. Minimalne stężenie hamujące dla tych pochodnych były w przedziale 25-62,5 μg/ml [Patel N. B., Khan

PL 240 815 B1

I. H. Synthesis of newer 5-benzylidene-2, 4-thiazolidinediones as potential antimicrobials. Indian J. Res. Pharm. Biotechnol. 2014, 2, 993-1001; Patel N. B., Purohit A. C., Rajami D. Design and synthesis of newer thiazolidinediones incorporated with pyridine and 1,3,4-oxadiazole moieties as antimicrobial agents. Int. J. Drug Des. Discov. 2014, 5,1342-1351].

Nieco lepsze wyniki aktywności przeciwprątkowej uzyskano dla 3,5-dipodstawionych pochodnych tiazolidyno-2,4-dionu z benzimidazolowym fragmentem w pozycji 3 (MIC=6,25-12,5 μg/ml) [Araujo D. M. L., Maste M. M., Alegaon S., Saxena A. Synthesis, antitubercular evaluation and docking studies of novel benzimidazole analogues. Int. J. Pharm. Sci. Res. 2018, 9, 3696-3704].

Spośród pochodnych 5-arylidenotiazolidyno-2,4-dionu z 2-cyklopropylo-1-(2-fluorofenylo)-2-oksoetylowym podstawnikiem w pozycji 3 najlepszy związek wykazywał aktywność przeciwprątkową już w mikromolowych stężeniach (MIC=25 μM) [Ponnuchamy S., Kanchithalaivan S., Kumar R. R., Ali M. A., Choon T. S. Antimycobacterial evaluation of novel hybrids arylidene thiazolidine-2,4-diones. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24,1089-1093].

Opisano także aktywność przeciwprątkową dla 5-podstawionych pochodnych tiazolidyno-2,4dionu z imidazolidynowym fragmentem [Khan I. H., Patel N. B., Patel V. M. Synthesis, in silico molecular docking and pharmacokinetic studies, in vitro antimycobacterial and antimicrobial studies of new imidozolones clubbed with thiazolidinedione. Curr. Comput. Aided Drug Des. 2018, 14, 269-283]. Natomiast pochodne zawierające w pozycji 5 układu tiazolidyno-2,4-dionu 2 metylochromen wykazywały bardzo dobrą aktywność przeciwprątkową z wartością MIC=0,36 μM [Angelova V. T., Valcheva V., Vassilev N., Buyukliev R., Mihaylova R., Momekov G. Synthesis, in vitro antiproliferative and antimycobacterial activity of thiazolidine-2,4-dione and hydantoin derivatives. Bulgarian Chem. Comm. 2017, 49, 643-651].

Wyżej przedstawione doniesienia literaturowe o przeciwprątkowej aktywności pochodnych tiazolidyno-2,4-dionu wskazują na brak 100% skuteczności obecnych leków ze względu na istniejącą lekooporność.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie otrzymywania skutecznych małotoksycznych związków o aktywności przeciwprątkowej, należących do tej grupy chemicznej.

Przedmiotem wynalazku są pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym fragmentem o wzorze 1, gdzie R oznacza Br, a Z oznacza pojedyncze wiązanie, R oznacza Cl, a Z oznacza pojedyncze wiązanie, R oznacza H, a Z oznacza podwójne wiązanie, R oznacza Cl, a Z oznacza podwójne wiązanie, R oznacza OCH3, a Z oznacza podwójne wiązanie oraz związki o wzorze 2.

Sposób otrzymywania pochodnych kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego o wzorze 1, gdzie R oznacza H, Br, Cl, OCH3, a Z oznacza pojedyncze lub podwójne wiązanie polega na tym, że pochodne (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octanu 4-formylofenylu, gdzie R ma wyżej podane znaczenie poddaje się kondensacji z tiosemikarbazydem, w stosunku molowym 1 : 1, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika organicznego korzystnie bezwodnego etanolu.

Sposób otrzymywania pochodnej kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octowego o wzorze 2, polega na tym, że pochodne (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octanu 2-formylofenylu poddaje się kondensacji z tiosemikarbazydem, w stosunku molowym 1 : 1, przy czym reakcję prowadzi się w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika organicznego korzystnie bezwodnego etanolu.

Pochodne według wynalazku o wzorze 1, gdzie R oznacza H, Br, Cl, OCH3, a Z oznacza pojedyncze lub podwójne wiązanie i wzorze 2 do zastosowania w leczeniu gruźlicy.

Związki będące przedmiotem wynalazku wykazują aktywność przeciwprątkową w stosunku do referencyjnego szczepu Mycobacterium tuberculosis H37Ra ATCC 25177 i mogą być wykorzystane do zastosowania jako lek w leczeniu gruźlicy lub jako substancja aktywna w otrzymywaniu.

Minimalne stężenie hamujące (MlC, ang. MinimalInhibitory Concentration) wzrost M. tuberculosis H37Ra dla nowych pochodnych znajduje się w przedziale 0,0625-4 μg/ml.

P r z y k ł a d l Otrzymywanie (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo)octanu 2-bromo-4-[(2-karbamotioilohydrazynylideno)metylo]fenylu

Do 0,002 mola (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo)octanu 2-bromo-4-formylofenylu i 0,002 mola tiosemikarbazydu dodano 8 ml bezwodnego etanolu i ogrzewano we wrzeniu 1,5 godz. Po ochłodzeniu powstały osad odsączono i wysuszono. Krystalizowano z butanolu lub kwasu octowego.

Wydajność 66%, t.t. 186-188°C.

PL 240 815 B1 ¹H NMR δ ppm (DMSO-ds): 3,48-3,50 m (2H, CH-CH2); 4,88 dd (1H, CH-CH2, J=6,3; 5,4 Hz); 7,32 d, 7,79 dd, 8,34 d (3H, Br-C6H3, J=8,4; 1,8 Hz); 8,00 s (1H, CH=N); 8,24 s, 8,27 s (2H, NH2); 11,54 s (1H, CSNH); 12,16 s (1H, NH tiazolidyna).

P r z y k ł a d II. W sposób analogiczny do opisanego w przykładzie I otrzymano pozostałe pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo)octowego o wzorze 1 (gdzie R oznacza Cl, a Z oznacza pojedyncze wiązanie) i pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octowego o wzorze 1 (gdzie R oznacza H, Cl, OCH3, a Z oznacza podwójne wiązanie) oraz pochodną o wzorze 2. (2,4-Diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo)octan 2-chloro-4-[(karbamotioilohydrazynylideno)metylo]fenylu Czas ogrzewania 3 godz. Wydajność 69%, t.t. 190-192°C.

¹H NMR δ ppm (DMSO-d6): 3,49-3,52 m (2H, CH-CH2); 4,88 dd (1H, CH-CH2, J=6,9; 5,1 Hz); 7,34 d, 7,75 dd, 8,22 d (3H, CI-C6H3, J=8,4; 2,1 Hz); 8,00 s (1H, CH=N); 8,23 s, 8,28 s (2H, NH2); 11,55 s (1H, CSNH); 12,16 s (1H, NH tiazolidyna).

(2,4-Diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octan 4-[(2-karbamotioilohydrazynylideno)metylo]fenylu Czas ogrzewania 30 min.

Wydajność 81%, t.t. 222-223°C.

1H NMR δ ppm (DMSO-d6): 7,06 s (1H, CH=); 7,28 d, 7,90 d (4H, C6H4, J=8,7 Hz); 8,06 s (2H, NH2); 8,23 s (1H, CH=N); 11,48 s (1H, CSNH); 12,96 s (1H, NH tiazolidyna).

(2,4-Diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octan 2-chloro-4-[(2-karbamotioilohydrazynylideno)metylo]fenylu Czas ogrzewania 30 min.

Wydajność 84%, t.t. 214-216°C.

1H NMR δ ppm (DMSO-d6): 7,13 s (1H, CH=); 7,46 d, 7,78 d, 8,26 d (3H, CI-C6H3, J=8,4; 2,1 Hz); 8,02 s (1H, CH=N); 8,25 s, 8,29 s (2H, NH2); 11,57 s (1H, CSNH); 13,00 s (1H, NH tiazolidyna). (2,4-Diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octan 4-[(2-karbamotioilohydrazynylideno)metylo]-2-metoksyfenylu Czas ogrzewania 15 min.

Wydajność 88%, t.t. 218-220°C.

1H NMR δ ppm (DMSO-d6): 3,84 s (3H, OCH3); 7,07 s (1H, CH=); 7,23 d, 7,32 d, 7,68 d (3H, CH3O-C6H3, J=8,1; 1,8 Hz); 8,03 s (1H, CH=N); 8,15 s, 8,29 s (2H, NH2); 11,50 s (1H, CSNH); 12,94 s (1H, NH tiazolidyna).

(2,4-Diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylideno)octan 2-[(2-karbamotioilohydrazynylideno)metylo]fenylu Czas ogrzewania 15 min.

Wydajność 87%, t.t. 214-216°C.

1H NMR δ ppm (DMSO-d6): 7,13 s (1H, CH=); 7,29-7,39 m, 7,49 td, 8,24 dd (4H, C6H4, J=8,1; 1,8 Hz); 8,00 s, 8,30 s (2, NH2); 8,18 s (1H, CH=N); 11,33 s (1H, CSNH); 13,04 s (1H, NH tiazolidyna).

P r z y k ł a d III. Aktywność pochodnych kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego przeciw Mycobacterium tuberculosis H37Ra ATCC 25177.

Aktywność przeciwprątkową otrzymanych związków oceniono metodą seryjnych rozcieńczeń w płytkach mikrotitracyjnych, z resazuryną jako indykatorem aktywności metabolicznej prątków [Sawicki R., Golus J., Przekora A., Ludwiczuk A., Sieniawska E., Ginalska G. Antimycobacterial activity of cinnamaldehyde in a Mycobacterium tuberculosis (H37Ra) model. Molecules 2018, 23(9): 2381]. Referencyjny szczep Mycobacterium tuberculosis H37Ra ATCC 25177 hodowano na skosach LowensteinaJensena w temperaturze 37°C. Dwutygodniowe kolonie bakteryjne zawieszono w pożywce płynnej 7H9-S (Middlebrook 7H9 z 0,2% glicerolem i 10% wzbogaceniem ADC: albumina, dekstroza i katalaza) i worteksowano przez 2 minuty ze szklanymi kuleczkami o średnicy 1 mm. Zawiesinę bakteryjną inkubowano 1 h w temperaturze pokojowej w celu sedymentacji większych zgrupowań bakterii. Po inkubac ji supernatant przeniesiono do nowej probówki i doprowadzono do gęstości równej 0,5 w skali McFarlanda. Przygotowaną zawiesinę bakteryjną rozcieńczono w proporcji 1 : 100 i dodawano w objętości 50 μl do 50 μl badanych związków.

Otrzymane pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym podstawnikiem rozpuszczono w DMSO w stężeniu 8 mg/ml. Seryjne dwukrotne rozcieńczenia związków, w zakresie stężeń od 8 do 0,0156 μg/ml, wykonano w pożywce 7H9-S w okrągłodennej płytce

Claims (6)

1. PL240 815B1

   96-dołkowej. Równocześnie przeprowadzono kontrolę wzrostu, kontrolę dla DMSO oraz kontrolę jałowości. Ostateczne stężenie DMSO nie przekraczało 1% (v/v) i nie wpływało na wzrost bakterii. Jako kontrole referencyjne zastosowano leki przeciwprątkowe I wyboru: etambutol, izoniazyd i streptomycynę.

   Zainokulowane płytki zamknięto samoprzylepną folią do mikropłytek i inkubowano w temperaturze 37°C. Po 8 dniach inkubacji do dołków mikropłytki dodano 15 μΙ roztworu resazuryny (alamarBlue, lnvitrogen). Płytkę ponownie zaklejono folią i inkubowano kolejne 48 h, po czym oceniono zmianę zabarwienia resazuryny z koloru niebieskiego na kolor różowy. Wartości MIC oznaczono jako najniższe stężenie badanego związku, dla którego nie stwierdzono zmiany zabarwienia resazuryny. Doświadczenie zostało powtórzone w trzech niezależnych eksperymentach.

   Wyniki

   Oceniono aktywność pochodnych kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego według wynalazku przeciw M. tuberculosis H37Ra ATCC 25177. Otrzymane wartości MIC znajdują się w zakresie 0,0625-4 pg/ml. Dane przedstawiono w Tabeli 1.

   Tabela 1. Aktywność przeciwprątkowa pochodnych kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym podstawnikiem

   Związek Mycobacterium tuberculosis H37Ra ATCC 25177 MIC, pg/ml

   1 0,125
2. 2 0,125
3. 3 0,0625
4. 4 0,125
5. 5 0,125
6. 6 4

   Etambutol 2

   Streptomycyna 0,5

   Izoniazyd 0,25

   Objaśnienia skrótów: 1 (związek o wzorze 1, gdzie R oznacza Br, a Z oznacza pojedyncze wiązanie), 2 (związek o wzorze 1, gdzie R oznacza Cl, a Z oznacza pojedyncze wiązanie), 3 (związek o wzorze 1, gdzie R oznacza H, a Z oznacza podwójne wiązanie), 4 (związek o wzorze 1, gdzie R oznacza Cl, a Z oznacza podwójne wiązanie), 5 (związek o wzorze 1, gdzie R oznacza OCH3, a Z oznacza podwójne wiązanie), 6 (związek o wzorze 2). MIC - minimalne stężenie hamujące.

   Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego z tiosemikarbazydowym podstawnikiem (związki 1-5) wykazują aktywność przeciwprątkową znacznie lepszą niżeli leki referencyjne etambutol, streptomycyna oraz izoniazyd.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Pochodne kwasu (2,4-diokso-1,3-tiazolidyn-5-ylo/ylideno)octowego o wzorze 1 przedstawionym na rysunku, gdzie R oznacza Br, a Z oznacza pojedyncze wiązanie lub R oznacza Cl,