TARIFNAME PENISILIN TUREVLERI VE BUNLARIN SENTEZLENMESI içiN Y'ONTEM Teknik Alan Bu bulus; antiprotozoal, antibakteriyel, antimalaryal, antidiyaretik, antikoagülan, antiviral, antikanser ve antihipertansif antikanserojenik, antifungal, tripanosidal, antisekretuvar, antidiyaretik, antilösemik, kardiotonik, antikanserantikoagulant gibi pek çok yararli farmakolojik aktivite göstermek üzere, direnç kazanan mikrop ve bakterilere karsi etkili olarak kullanilma potansiyeline sahip yeni penisilin türevleri ve bunlarin hazirlanmasina iliskin yöntemler ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Penisilin (Ampisilin), en eski ve yaygin kullanilan antibiyotiklerden birisidir. Bakteriyel enfeksiyonlara karsi kullanilmis olan ilk ilaçtir. Penisilin sinifina dahil birçok ilaç bulunmaktadir. Penisilinler enfeksiyonlara karsi güçlü etkileri, ucuz olmalari ve toksik etkilerinin az olmasi nedeniyle en çok tercih edilen antibiyotiklerdir. 1928 yilinda Londrarda Alexander Fleming, Penicillium notatum türü küf mantarinin çevresinde bazi bakteri türlerinin üreyemedigini kesfetti. Bu mantarin antibakteriyel özelligini fark eden Fleming, tip tarihinin en yararli ilaçlardan biri olan penisilinin gelistirilmesine öncülük etmistir. Penisilin; anjin, bakteriyel zatürreler, akciger absesi, mesane ve böbrek iltihaplarinin bir kismii prostat iltihabi, iltihapli cilt yaniklari, farenjit, göziçi iltihabi, kemik iltihaplari, orta kulak iltihaplari, meme iltihabi, beyin absesi, menenjit, kan zehirlenmeleri (sepsisler), Iaranjit gibi birçok hastalikta etkin olarak kullanilmaktadir. Penisilinlerin tedavi amaçli kullanildigi hastaliklarin genis bir yelpazede olmasi ve dozlarina dikkat edilmeden kullanilmasi çesitli mikroorganizmalarda bu ilaca karsi direnç meydana getirmistir. Günümüzde ayni hastalik eskisine oranla çok daha yüksek doz penisilin verilerek tedavi edilebilmektedir. Son yillarda beta laktamaz enzim üreten bakterilerin penisilinlere karsi olusturdugu direnci kirmak için çalismalar gerçeklestirilmektedir. Gelistirilen yöntemlerden birinde; penisilin ile onun yarisi oraninda sulbaktam maddesi kombine edilmektedir. Bir diger teknikte ise; penisilin ile onun dörtte biri oraninda klavulanik asit tozu olan potasyum klavulanat kombine edilerek uygulanmaktadir. Konuyla ilgili olarak mevcut teknikte yer alan TR2013/02167 sayili patent dokümaninda; Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae ve Moraxella catarrhalisten kaynaklanan üst solunum yolu enfeksiyonlarinin veya kronik orta kulak iltihabinin, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis ve Streptococcus pyogenesin neden oldugu tonsillo-faranjit ve sinüzit, Steptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae ve Morexella catarrhalisin neden oldugu Iobar pnömoni ve bronkopnömoni gibi alt solunum yolu enfeksiyonlarinin, Staphylococcus aureus ve Streptococcus pyogenesin neden oldugu deri ve yumusak doku enfeksiyonlarinin semptomatik ve/veya profilaktik ve/veya terapötik tedavisinde kullanilmak üzere gelistirilen antibakteriyel formülasyonlardan bahsedilmektedir. Söz konusu formülasyonlar penisilin sinifi bir beta-laktam antibiyotiginin ve/veya farmasötik olarak kabul edilebilir türevlerinin, penisilin sinifi bir beta-Iaktamaz inhibitörü ve/veya farmasötik olarak kabul edilebilir türevleri ile kombinasyonunu içermektedir. dokümaninda; bakteriyel penisilin baglayici protein 2 Için baglanma afinitesine sahip bir beta-Iaktam antibiyotigi ile tiyenopiridin veya tiyenopiridin olmayan bir non-antibiyotik bilesiginin kombinasyonu ile olusturulan bir antibakteriyel bilesimden ve bunun tedavi amaçli kullanimindan bahsedilmektedir. Mevcut teknikte yer alan çalismalar incelendiginde; penisiline karsi olusan direncin kirilmasina yönelik yapilan çalismalar en genel hatlariyla farkli ilaçlarin kombine edilmesine dayanmaktadir. Bu dogrultuda; tek basina antibakteriyel ilaç.` olarak kullanima uygun, hasta uyuncunu arttiran, penisiline kiyasla etkinligi dirençli bakterilen üzerindeki etkinligi arttirilmis yeni penisilin türevlerine ve bunlarin üretimine yönelik yenilikçi yöntemlere ihtiyaç duyuldugu görülmektedir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus; yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren, penisilin türevleri ve bunlarin sentezlenmesi için bir yöntem ile ilgilidir. Bulusun öncelikli amaci; literatürde yer almayan, imidazol (parabanik asit) ve pirimidin bazli yeni penisilin türevlerinin elde edilmesidir. Bulusun bir diger amaci; kanser, bakteriyel ve seker hastaligi gibi medisinal hastaliklarin tedavisinde kullanilmaya uygun penisilin türevlerinin elde edilmesidir. Bulusun bir diger amaci; bakterilerin penisiline karsi direncini kirarak tedaviyi kolaylastiran yeni penisilin türevlerinin sentezlenmesine iliskin yöntemlerin gelistirilmesidir. Bulusun bir diger amaci; literatürde yer almayan, imidazol (parabanik asit) ve pirimidin bazli yeni asetik asit türevlerinin elde edilmesidir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için mevcut bulus, asagidaki kimyasal formüllerden herhangi birine sahip penisilin türevleri olup; til/W A Ri Äkn/ A - R1 ve R2; 4,5,6,7 üyeli aromatik, heterosiklik veya R2 nin bagli oldugu karbon D ve/veya L;R ve/veya S izomeri alkil gruplari - A; CI, OR, NHg, NHR, NRR veya 4.5.6,7 üyeli aromatik, heterosiklik veya alkil gruplari veya toksik özellik tasimayan metal tuzlari - X; 0 veya S elementini temsil etmektedir. Bulus, ayni zamanda penisilin türevlerinin sentezlenmesi için bir yöntem olup; aminoasitin izosiyanat veya tiyoizosiyanat ile reaksiyonundan aminoasit bazli üre türevinin elde edilmesi aminoasit bazli üre türevinin okzalil klorür ile reaksiyonundan parabanik asit esteri türevinin elde edilmesi parabanik asit esteri türevinin hidroliz edilerek parabanik asit türevine dönüstürülmesi parabanik asit türevinin klorlama vasitasiyla parabanik asetil klorürüne dönüstürülmesi parabanik asetil klorürün 6-aminopenisilinik asit (B-APA) bilesigi ile reaksiyonundan parabanik asit bazli bir penisilin türevinin elde edilmesi adimlarini içermektedir. ayni zamanda penisilin türevlerinin sentezlenmesi için bir diger yöntem aminoasitin izosiyanat veya tiyoizosiyanat ile reaksiyonundan aminoasit bazli üre türevinin elde edilmesi aminoasit bazli üre türevinin malonil klorür ile reaksiyonundan pirimidin bazli asetik asit ester türevinin elde edilmesi pirimidin bazli asetik asit ester türevinin hidroliz edilerek pirimidin bazli asetik asit türevine dönüstürülmesi pirimidin bazli asetik asit türevinin klorlama vasitasiyla pirimidin bazli asetil klorüre dönüstürülmesi pirimidin bazli asetil klorürün 6-amin0penisilinik asit (ö-APA) bilesigi ile reaksiyonundan pirimidin bazli bir penisilin türevinin elde edilmesi adimlarini içermektedir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, penisilin türevleri ve bunlarin sentezlenmesi için bir yöntemin tercih edilen uygulamalari, konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus, asagidaki kimyasal formüllerden herhangi birine sahip penisilin türevleri 1155( A Mj( A X R2 X R2 - R1 ve R2; 4,5,6,7 üyeli aromatik, heterosiklik veya alkil gruplari - A; CI, OR, NH2, NHR, NRR veya 4,5,6,7 üyeli aromatik, heterosiklik veya alkil gruplari veya toksik özellik tasimayan metal tuzlari - X; 0 veya 8 elementini temsil etmektedir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, bahsi geçen penisilin türevleri; i. aminoasitin izosiyanat veya tiyoizosiyanat ile reaksiyonundan aminoasit bazli üre türevinin elde edilmesi ii. aminoasit bazli üre türevinin okzalil klorür ile reaksiyonundan parabanik asit esteri türevinin elde edilmesi iii. parabanik asit esteri türevinin hidroliz edilerek parabanik asit türevine dönüstürülmesi iv. parabanik asit türevinin klorlama vasitasiyla parabanik asetil klorürüne dönüstürülmesi v. parabanik asetil klorürün 6-aminopenisilinik asit (6-APA) bilesigi ile reaksiyonundan parabanik asit bazli bir penisilin türevinin elde edilmesi adimlarini içeren bir yöntem ile sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (i) nolu islem adiminda fenilglisin metil ester bilesigi, fenil tiyoizosiyanat ile reaksiyona sokulmakta ve fenilglisin bazli üre türevi, daha spesifik olarak 2-feniI-2-(3-feniltiyoüre) asetik asit esteri elde edilmektedir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. NH2 HCl HNlLNßh 0" Ph-NCS H Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi fenilglisin bazli 'üre türevi sentezlenmektedir. Bulusun konusu yöntemin bir uygulamasina göre (i) nolu islem adiminda sentezlenen 2-fenil-2-(3-feniltiyo'i'ire asetik asit esteri, (ii) nolu islem adiminda okzalil klorür ile reaksiyona sokulmakta ve ara 'ürün olarak 2-(4,5-diokso-3-feniI-2- tiyooksoimidazolidin-1-iI)-2-(fenil)asetik asit metil esteri elde edilmektedir› Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (ii) nolu islem adiminda sentezlenen 2-(4,5- diokso-3-feniI-2-tiyooksoimidazolidin-l-iI)-2-(fenil)asetik asit metil esteri, (iii) nolu islem adiminda hidroliz edilerek 2-(4,5-diokso-3-feniI-2-tiyooksoimidazolidin-1-il)- 2-(fenil)asetik asit türevine dönüstürülmektedir. Ilgili reakosiyon asagidaki gibidir. o" Okzalil klorür Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi parabanik asit esteri türevi sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (iii) nolu islem adiminda elde edilen 2-(4,5-diokso-3-feniI-2-tiyooksoimidazolidin-1-iI)-2-(fenil)asetik asit (iv) nolu islem adiminda tiyonil klorür, fosfor pentaklort'ir. fosfor triklort'ir içeren gruptan seçilen bir bilesen ile klorlanmaktadir. Bir uygulamaya göre; tercihen 2-(4,5-di0kso-3- feniI-2-tiyooksoimidazolidin-1-iI)-2-(fenil)asetik asitin klorlanmasiyla 2-(4,5-di0kso- 3-feniI-2-tiy00ksoimidazolidin-1-iI)-2-(fenil)asetil klorür elde edilmektedir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. N N OH soci N N ci DCM-ZHCI S Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi parabanik asetil klorür türevi sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (iv) nolu islem adiminda sentezlenen 2-(4,5-di0kso-3-feniI-2-tiyooksoimidazolidin-1-iI)-2-(fenil)asetil klorür, (v) nolu islem adiminda G-aminopenisilinik asit (G-APA) bilesigi veya esterleri ve amitleri ile reaksiyona sokulmakta ve sodyum 6-(2-(4,5-diokso-3-fenII-2- tiyooksoimidazolidin-1 -iI)-2-fenilasetamido)-3,3-dimetiI-7-okso-4-tiya-1 -aza- bisikl0[3.2.0]heptan-2-karboksilat sentezi gerçeklestirilmektedir. Sentezlenen söz konusu bilesen literatürde yer almayan parabanik asit bazli yeni bir penisilin türevidir. Ilgili reaksiyonO asagidaki gibidir. * N-`CHCH C/CH CH; + Ph ci TEA DCM Ph `ECHO-1:; \:CHC Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi parabanik asit bazli penisilin türevi sentezlenmektedir. Bulusun tercih edilen bir diger uygulamasinda, bahsi geçen penisilin türevleri; i. aminoasitin izosiyanat veya tiyoizosiyanat ile reaksiyonundan aminoasit bazli üre türevinin elde edilmesi ii. aminoasit bazli üre türevinin malonil klorür ile reaksiyonundan pirimidin bazli asetik asit ester türevinin elde edilmesi iii. pirimidin bazli asetik asit ester türevinin hidroliz edilerek pirimidin bazli asetik asit türevine dönüstürülmesi iv. pirimidin bazli asetik asit türevinin klorlama vasitasiyla pirimidin bazli asetil klorüre dönüstürülmesi v. pirimidin bazli asetil klorürün 6-amin0penisilinik asit (B-APA) bilesigi ile reaksiyonundan pirimidin bazli bir penisilin türevinin elde edilmesi adimlarini içeren bir yöntem ile sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (i) nolu islem adiminda fenilglisin metil ester bilesigi, fenil tiyoizosiyanat ile reaksiyona sokulmakta ve fenilglisin bazli üre türevi, daha spesifik olarak 2-feniI-2-(3-feniltiyoüre) asetik asit esteri elde edilmektedir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. NH2 .HCl HNJLNßh o" Ph-NCS H 0 DCM, rt \CH3 Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi fenilglisin bazli üre türevi sentezlenmektedir. Bulusun konusu yöntemin bir uygulamasina göre (i) nolu islem adiminda sentezlenen fenilglisin bazli üre türevi, (ii) nolu islem adiminda malonil klorür ile reaksiyona sokulmakta ve 2-(4,B-diokso-B-feniI-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)- iI)-2-fenilasetik asit metil esteri elde edilmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (ii) nolu islem adiminda sentezlenen ve 2-(4,6-diokso-3-feniI-2- tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)-iI)-2-fenilasetik asit metil esteri, (iii) nolu islem adiminda hidroliz edilerek 2-(4,6-diokso-3-fenil-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)- il)-2-fenilasetik asit türevine dönüstürülmektedir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. 0 WC 0 H.\' ;I Ph/ T OH 0\ malonilklorür 5 Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi pirimidin bazli asetik asit ester türevi sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (iii) nolu islem adiminda elde edilen 2-(4,6-di0kso-3-fenil-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)-iI)-2-fenilasetik asit, (iv) nolu islem adiminda tiyonil klorür, fosfor pentaklorür. fosfor triklorür içeren gruptan seçilen bir bilesen ile klorlanmaktadir. Bir uygulamaya göre; tercihen 2- (4,6-diokso-B-fenil-2-ti0kso-tetrahidropirimidin-1(2H)-iI)-2-fenilasetik asitin klorlanmasiyla 2-(4,6-diokso-S-feniI-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)-iI)-2- fenilasetil klorür elde edilmektedir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. 3' N - - Ph, T OH soci2 Pil/RT& ci Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi pirimidin bazli asetil klorür türevi sentezlenmektedir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda; (iv) nolu islem adiminda sentezlenen 2-(4,6-di0kso-3-feniI-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)-iI)-2-fenilasetil klorür, (v) nolu islem adiminda ß-aminopenisilinik asit (G-APA) bilesigi ile reaksiyona sokulmakta ve sodyum 6-(2-(4,6-diokso-3-fenil-2-tiokso-tetrahidropirimidin-1(2H)- karboksilat sentezi gerçeklestirilmektedir. Sentezlenen söz konusu bilesen literatürde yer almayan pirimidin bazli yeni bir penisilin türevidir. Ilgili reaksiyon asagidaki gibidir. Bulus konusu yöntemin bir uygulamasinda, reaksiyonda bahsi geçen 8 elementi yerine 0 elementinin yer aldigi pirimidin bazli penisilin türevi sentezlenmektedir. Bulus konusu penisilin türevleri; kanser, bakteriyel hastaliklar ve seker hastaligi gibi medisinal hastaliklarda tedavi amaçli ilaç olarak kullanima uygundur. Ayrica 6-APA yerine bütün penisilin türevleri de bu çalismalar için sentez edilebilir. Bu bilesiklerin, ayni zamanda antiprotozoal, antibakteriyel, antimalaryal, antidiyaretik, antikoagülan, antiviral, antikanser ve antihipertansif antikanserojenik, antifungal, tripanosidal, antisekretuvar, antidiyaretik, antilösemik, kardiotonik, antikanserantikoagulant gibi pek çok yararli farmakolojik aktiviteye sahip olacagi düsünülmektedir. Bulus konusu yöntemle sentezlenen penisilin türevlerinin yapi karakterizesyonlari FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, COSY-NMR ve HETCOR-NMR teknikleriyle yapilmistir. Bu amaçla stokiyometrik oranlarda tartilan fenilglisin metil ester bilesigi diklormetan (DCM) ile çözülmüstür. Fenilizotiyosiyanat ve trietilaminden (TEA) esdeger mol miktari alinarak çözelti içerisine ilave edilmekte ve reaksiyon 24 saat süreyle oda sicakliginda (RT) karistirilmistir. Reaksiyon bitiminde çözücü rotavapordan uzaklastirilarak yagimsi kisim elde edilir. Yagimsi kisim sulu NaH003 ve etilasetat esliginde ektrakte edilerek organik kismi alinmis ve etilasetat uzaklastirilarak numune elde edilmistir. Kurutma islemi yapildiktan sonra çesitli spektroskopik tekniklerle karekterizasyonu yapilmistir` Elde edilen feniI-2-(3-feniltiyoüre) asetik asit ester bilesigin ile okzalil klorür veya malonil klorür ile reaksiyonunun sartlarini belirlemek için bir seri denemeler yapilmistir. Bunun sonucunda reaksiyon sartlarinin asagidaki sekilde oldugu belirlenmistir. Stokiyometrik oranlarda tartilan feniI-2-(3-feniltiyoüre) asetik asit ester bilesigi asetonitril ile çözüldükten sonra üzerine esdeger mol miktarinca okzalil klorür veya malonil klorür ilave edilmis ve 6 saat boyunca geri sogutucu altinda kaynamaya birakilmistir. Reaksiyon devam ederken 6' saat sonunda esdeger mol miktarinca hidroklorik asit çözeltisi ilave edilerek reaksiyon tamamlanmistir. Çözücü rotavapordan uzaklastirilarak yagimsi kisim siklohekzandan kristallendirilmistir. Kurutma islemi yapildiktan sonra çesitli spektroskopik tekniklerle karakterizasyonu yapilmistir. Bir diger çalismada stokiyometrik oranlarda tartilan imidazol ve pirimidin halkasi ihtiva eden asetik asit bilesigi üzerine tiyonil klorürü ilave edilerek stokiyometrik oranda su banyosunda 48 saat süreyle reaksiyon devam ettirilmistir. Reaksiyon bitiminde ürün ksilenden kristallendirilerek bilesigin kurutma islemi yapildiktan sonra çesitli spektroskopik tekniklerle karakterizasyonu yapilmistir. 6-APA bilesigi ile bilesiginin ile reaksiyonunun sartlarini belirlemek için bir seri denemeler yapilmis; bunun sonucunda reaksiyon sartlarinin asagidaki sekilde oldugu belirlenmistir. Stokiyometrik oranlarda tartilan (6-APA) bilesigi ile imidazol veya pirimidin halkasi ihtiva eden asetik asit klorürü türevleri ile esdeger mol miktarinda tartilarak üzerine birkaç damla TEA ilave edilmistir. Bunlar bir reaksiyon balonu içerisine konularak 30 ml DCM ilave edilmis ve 36 saat süreyle geri sogutucu altinda oda sicakliginda karistirilmistir. Çözücü uzaklastirildiktan sonra yagimsi kisim etil asetat ve dietileterde yikanmis, kuruma islemi tamamlandiktan sonra çesitli tekniklerle karekterizasyona geçilmistir. Tüm bu karakterizasyon çalismalari sonucunda; biyolojik yönden aktif olan imidazol ve pirimidin halkalarina sahip bulus konusu penisilin türevlerinin bakteriyel enfeksiyonlara karsi kullanima uygun antibiyotik yapisinda oldugu belirlenmistir. TR