Synthesis of 5-Aryl-1-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]- 4-(hydroxy-4-methylphenylmethylene)pyrrolidine-2,3-diones by Reaction of Tryptamine with 4-Methylbenzoyltartaric Acid Methyl Ester and Aromatic Aldehydes

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Трехкомпонентные реакции с участием α,γ-дикарбонильных систем – один из способов комбинаторного синтеза производных пирролидин-2-онов. Благодаря фермент-ингибирующим свойствам [1–3] эти соединения являются привлекательными объектами для поиска среди них антибактериальных [4], анальгетических [5], противораковых [6], противовоспалительных агентов [7], а также веществ, оказывающих влияние на гемостаз [5] и сердечно-сосудистую систему [8]. Для получения молекул с улучшенной биологической активностью решающее значение имеет возможность применения новых строительных блоков [9–11]. В качестве последних значительную ценность представляют алкалоиды и биогенные амины.

Диметилтриптамин, известный как компонент некоторых растений, например, Mimosa tenuiflora [12–15], является эндогенным медиатором ЦНС и структурным аналогом серотонина. Он образуется путем декарбоксилирования L-триптофана, с последующим трансметилированием триптамина [12].

С целью получения гетероциклических производных аналогов N,N-диметилтриптамина ранее была изучена реакция триптамина с ароматическими альдегидами и метиловыми эфирами пировиноградных кислот [9, 16, 17]. В литературе имеются данные о наличии антипротозойной активности у аналогичных соединений [18], а также о способности снижать развитие устойчивости микроорганизмов при использовании антибиотиков посредством ингибирования токсина высокой персистенции A [19]. В данном исследовании в качестве α,γ-дикарбонильной системы использован метиловый эфир 4-метилбензоилпировиноградной кислоты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено, что кратковременное нагревание смеси триптамина, ароматического альдегида и метилового эфира 4-метилбензоилпировиноградной кислоты до растворения реагентов в диоксане с последующим выдерживанием в течение суток при комнатной температуре приводит к образованию 5-арил-1-[2-(1H-индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-4-метилфенилметилен)пирролидин-2,3-дионов 1–12 (схема 1).

 

Схема 1.

 

Соединения 1–12 представляют собой светло-желтые кристаллические вещества растворимые в ДМФА, ДМСО, при нагревании в этиловом спирте и нерастворимые в воде.

В ИК спектрах соединений 1–12 присутствуют полосы, обусловленные валентными колебаниями связи С=С (1575–1630 см⁻¹), карбонильной группы в положении 3 гетероцикла (1633–1697 см⁻¹), лактамной карбонильной группы (1676–1718 см⁻¹), енольной гидроксильной группы (3023–3275 см⁻¹), связи N–H в гетероцикле (3256–3452 см⁻¹). В спектрах ЯМР ¹H соединений 1–12, кроме сигналов ароматических протонов (6.40–7.90 м. д.) и связанных с ними групп, присутствуют мультиплеты протонов CH_AН_В триптаминового фрагмента при атомах C¹ (2.54–2.80 и 3.78–3.90 м. д.) и C² (2.75–3.00 м. д.), синглеты протонов при атоме C⁵ (5.29–5.90 м. д.) и NH-группы индольного цикла (10.78–10.92 м. д.), а также уширенный сигнал протона ОН-группы (11.83–11.95 м. д.).

Образование соединений 1–12 протекает через первоначальное образование основания Шиффа с последующим присоединением метилового эфира 4-метилбензоилпировиноградной кислоты и циклизацией в конечный продукт (схема 2).

 

Схема 2.

 

Данные спектроскопии свидетельствуют о том, что полученные соединения существуют преимущественно в енольной форме, что подтверждается реакцией со спиртовым раствором хлорида железа(III), сопровождающееся появлением вишневой окраски раствора.

Соединения 1–12 могут существовать в трех изомерных формах (схема 3).

 

Схема 3.

 

По данным РСА [9], в кристаллическом состоянии присутствует форма А, которая в растворе, по-видимому, может изомеризоваться в форму В. Существование соединений в форме Б маловероятно, так как она не стабилизирована внутримолекулярной водородной связью.

Синтезированные соединения 1–8, 10–11 исследованы на наличие антибактериальной и противогрибковой активности. Скрининг осуществляли в отношении типовых штаммов Staphylococcus aureus ATCC 6538-P, Escherichia coli ATCC 25922, Candida albicans АТСС 885-653. Результаты испытаний представлены в табл. 1. Полученные данные свидетельствуют о том, что полученные 5-арил-1-[2-(1H-индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-4-метилфенилметилен)пирролидин-2,3-дионы обладают низкой антибактериальной и противогрибковой активностью.

 

Таблица 1. Противомикробная активность соединений 1–8, 10–11.

Cоединение	МПК, мкг/мл
	St. aureus ATCC 6538-P	E. coli ATCC 25922	C. albicans ATCC 885-653
1	>1000	>1000	1000
2	1000	>1000	500
3	1000	>1000	500
4	1000	1000	500
5	1000	1000	1000
6	500	1000	500
7	1000	1000	500
8	>1000	>1000	>1000
10	1000	>1000	1000
11	1000	1000	250
Диоксидин (1%-ный раствор)	62.5	31.2	–
Флуконазол	–	–	2.0

 

ВЫВОДЫ

Таким образом, на основе трехкомпонентной реакции триптамина с ароматическими альдегидами и метиловым эфиром 4-метилбензоилпировиноградной кислоты получены 5-арил-1-[2-(1H-индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)пирролидин-2,3-дионы. Разработанный препаративный метод продолжает исследования в области комбинаторной химии биологически активных соединений данного ряда.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Спектры ЯМР ¹H записаны на приборе Bruker AVANCE 400SX с частотой 400 МГц в ДМСО-d₆, внутренний стандарт – ТМС. ИК спектры зарегистрированы на ИК Фурье-спектрометре Shimadzu IRAffinity-1 в таблетках KBr. Спектры HR-ESI-MS записаны на масс-спектрометре Bruker microTOF. Элементный анализ проведен на приборе PerkinElmer 2400. Температуры плавления определены на приборе Melting Point M-565. Ход реакций и степень чистоты синтезированных соединений контролировали методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254 в системе CHCl₃–AcOH (9:1), детектирование УФ облучением.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-n-толилметилен)-5-(4-метилбензоил)пирролидин-2,3-дион (1). К смеси 0.44 г (0.01 моль) уксусного альдегида и 1.60 г (0.01 моль) триптамина в 50 мл диоксана добавляли 2.2 г (0.01 моль) метилового эфира 4-метил-бензоилпировиноградной кислоты. Полученную смесь нагревали до растворения реагентов, затем выдерживали сутки при комнатной температуре. Осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали из этилового спирта. Выход 2.40 г (53%), т. пл. 228–230°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1611 (С=С), 1634 (C=O), 1710 (CON), 3102 (OH), 3378 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.23 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.33 c (3H, C₆H₄CH₃), 2.76 м (1H, C1H_AH_B), 2.96 м (2H, C²H₂), 3.85 м (1H, C1H_AH_B), 5.29 с (1H, C⁵H), 6.93–7.57 м (13H, C₆H₄CH₃, C₆H₄CH₃, C⁸H₅), 10.82 с (1H, индол-NH), 11.83 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 77.02; Н 5.83; N 5.96. C₂₉H₂₆N₂O₃. Вычислено, %: С 77.31; Н 5.82; N 6.22.

Соединения 2–12 получали аналогично.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-метоксифенил)пирролидин-2,3-дион (2). В реакции использовали 4-метоксибензальдегид. Выход 2.35 г (50%), т. пл. 226–228°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1613 (С=С), 1635 (C=O), 1715 (CON), 3112 (OH), 3380 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 c (3H, C₆H₄CH₃), 2.77 м (1H, C1H_AH_B), 2.95 м (2H, C²H₂), 3.69 с (3H, C⁶H₄OCH₃), 3.83 м (1H, C1H_AH_B), 5.32 с (1H, C⁵H), 6.83–7.58 м (13H, C⁶H₄OCH₃, C⁶H₄СH₃, C⁸H₅), 10.82 с (1H, индол-NH), 11.83 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 74.51; Н 5.95; N 6.73. C₂₉H₂₆N₂O₄. Вычислено, %: С 74.66; Н 5.62; N 6.00.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-фторфенил)пирролидин-2,3-дион (3). В реакции использовали 4-фторбензальдегид. Выход 2.45 г (54%), т. пл. 218–220°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1590 (С=С), 1644 (C=O), 1714 (CON), 3023 (OH), 3268 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.75 м (1H, C1H_AH_B), 2.96 м (2H, C²H₂), 3.84 м (1H, C1H_AH_B), 5.38 с (1H, C⁵H), 6.94–7.58 м (13H, C⁶H₄F, C₆H₄CH₃, C⁸H₅), 10.83 с (1H, индол-NH), 11.82 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 73.46; Н 5.57; N 6.58. C₂₈H₂₃FN₂O₃. Вычислено, %: С 73.99; Н 5.10; N 6.16.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-5-(4-трeт-бутилфенил)-4-(гидрокси-п-толилметилен)пирролидин-2,3-дион (4). В реакции использовали 4-трeт-бутилбензальдегид. Выход 2.10 г (43%), т. пл. 244–246°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1622 (С=С), 1663 (C=O), 1679 (CON), 3117 (OH), 3401 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 1.23 с [9Н, C⁶H₄С(CH₃)₃], 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.71 м (1H, C1H_AH_B), 2.99 м (2H, C²H₂), 3.78 м (1H, C1H_AH_B), 5.38 с (1H, C⁵H), 6.87–7.60 м [13H, C₆H₄CH₃, C⁶H₄С(CH₃)₃, C⁸H₅], 10.83 с (1H, индол-NH), 11.83 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 78.22; Н 6.83; N 5.86. С₃₂H₃₂N₂O₃. Вычислено, %: С 78.02; Н 6.55; N 5.69.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-этоксифенил) пирролидин-2,3-дион (5). В реакции использовали 4-этоксибензальдегид. Выход 2.30 г (48%), т. пл. 212–214°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1621 (С=С), 1668 (C=O), 1712 (CON), 3260 (OH), 3438 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 1.27 т (3H, C⁶H₄ОCH₂CH₃), 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.73 м (1H, C1H_AH_B), 2.95 м (2H, C²H₂), 3.83 м (1H, C1H_AH_B), 3.96 к (2H, C⁶H₄ОCH₂CH₃), 5.32 с (1H, C⁵H), 6.81–7.58 м (13H, C⁶H₄ОCH₂CH₃, C₆H₄CH₃, C⁸H₅), 10.82 с (1H, индол-NH), 11.83 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 74.76; Н 5.56; N 5.38. C₃₀H₂₈FN₂O₄. Вычислено, %: С 74.98; Н 5.87; N 5.83.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-5-(4-ацетофенил)-4-(гидрокси-п-толилметилен)пирролидин-2,3-дион (6). В реакции использовали 4-ацетобензальдегид. Выход 1.95 г (40%), т. пл. 203–205°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1588 (С=С), 1639 (C=O), 1706 (CON), 3095 (OH), 3358 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.77 м (1H, C1H_AH_B), 2.96 м (2H, C²H₂), 3.81 с (3H, CH₃СООC⁶H₄), 3.88 м (1H, C1H_AH_B), 5.43 с (1H, C⁵H), 6.91–7.87 м (13H, C⁶H₄CООCH₃, C₆H₄CH₃, C⁸H₅), 10.84 с (1H, индол-NH), 11.88 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 73.06; Н 5.69; N 5.38. C₃₀H₂₆N₂O₅. Вычислено, %: С 72.86; Н 5.30; N 5.66.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-хлорфенил)пирролидин-2,3-дион (7). В реакции использовали 4-хлорбензальдегид. Выход 2.66 г (56%), т. пл. 246–248°0 ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1587 (С=С), 1645 (C=O), 1698 (CON), 3071 (OH), 3279 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.75 м (1H, C1H_AH_B), 2.97 м (2H, C²H₂), 3.88 м (1H, C1H_AH_B), 5.37 с (1H, C⁵H), 6.94–7.58 м (13H, C⁶H₄Сl, C₆H₄CH₃, C⁸H₅), 10.85 с (1H, индол-NH), 11.91 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 71.56; Н 4.79; N 5.38. C₂₈H₂₃ClN₂O₃. Вычислено, %: С 71.41; Н 4.92; N 5.95.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-5-(4-бромфенил)-4(гидрокси-n-толилметилен)пирролидин-2,3-дион (8). В реакции использовали 4-бромбензальдегид. Выход 2.65 г (51%), т. пл. 250–252°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1575 (С=С), 1648 (C=O), 1715 (CON), 3028 (OH), 3263 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.75 м (1H, C1H_AH_B), 2.97 м (2H, C²H₂), 3.88 м (1H, C1H_AH_B), 5.36 с (1H, C⁵H), 6.95–7.58 м (13H, C₆H₄CH₃, C⁶H₅Br, C⁸H₅), 10.85 с (1H, индол-NH), 11.95 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 65.51; Н 4.30; N 5.16. C₂₈H₂₃BrN₂O₃. Вычислено, %: С 65.25; Н 4.50; N 5.44.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-5-(4-гидроксифенил)-4-(гидрокси-n-толилметилен)пирролидин-2,3-дион (9). В реакции использовали 4-гидроксибензальдегид. Выход 2.31 г (51%), т. пл. 247–248°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1630 (С=С), 1668 (C=O), 1689 (CON), 3082 (OH), 3375 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.75 м (1H, C1H_AH_B), 2.95 м (2H, C²H₂), 3.83 м (1H, C1H_AH_B), 5.27 с (1H, C⁵H), 6.65–7.58 м (13H, C₆H₄CH₃, C⁶H₄ OH, C⁸H₅), 9.43 с (1H, C⁶H₄ОН), 10.92 с (1H, индол-NH), 11.91 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 74.46; Н 5.05; N 6.55. C₂₈H₂₄N₂O₄. Вычислено, %: С 74.32; Н 5.35; N 6.19.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-n-толилметилен)-5-фенилпирролидин-2,3-дион (10). В реакции использовали бензальдегид. Выход 2.21 г (51%), т. пл. 220–222°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1626 (С=С), 1662 (C=O), 1685 (CON), 3063 (OH), 3381 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.76 м (1H, C1H_AH_B), 2.95 м (2H, C²H₂), 3.84 м (1H, C1H_AH_B), 5.37 с (1H, C⁵H), 6.93–7.58 м (14H, C₆H₄CH₃, C⁶H₅, C⁸H₅), 10.83 с (1H, индол-NH), 11.90 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 77.35; Н 5.65; N 6.84. C₂₈H₂₄N₂O₃. Вычислено, %: С 77.06; Н 5.54; N 6.42.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-этилфенил)пирролидин-2,3-дион (11). В реакции использовали 4-этилбензальдегид. Выход 2.20 г (47%), т. пл. 207–209°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1575 (С=С), 1646 (C=O), 1716 (CON), 3274 (OH), 3404 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 1.2 т (3H, C⁶H₄CH₂CH₃), 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.5 к [2H C⁶H₄(CH₂CH₃)], 2.75 м (1H, C1H_AH_B), 2.95 м (2H, C²H₂), 3.83 м (1H, C1H_AH_B), 5.34 с (1H, C⁵H), 6.92–7.59 м [13H, C₆H₄CH₃, C⁶H₄(CH₂CH₃), C⁸H₅], 10.85 с (1H, индол-NH), 11.90 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 77.85; Н 5.84; N 5.84. C₃₀H₂₈N₂O₃. Вычислено, %: С 77.56; Н 6.08; N 6.03.

1-[2-(1H-Индол-3-ил)этил]-4-(гидрокси-п-толилметилен)-5-(4-изопропилфенил)пирролидин-2,3-дион (12). В реакции использовали 4-изопропилбензальдегид. Выход 2.75 г (58%), т. пл. 228–230°C. ИК спектр (KBr), ν, см⁻¹: 1624 (С=С), 1669 (C=O), 1692 (CON), 3087 (OH), 3423 (NH). Спектр ЯМР ¹H (400 МГц, ДМСО-d₆, 25°C), δ, м. д.: 1.15 д [6H, СH(CH₃)₂], 2.33 с (3H, C₆H₄CH₃), 2.72 м [6H, СH(CH₃)₂], 2.81 м (1H, C1H_AH_B), 2.96 м (2H, C²H₂), 3.82 м (1H, C1H_AH_B), 5.37 с (1H, C⁵H), 6.91–7.60 м (13H, C₆H₄CH₃, C⁶H₄ⁱPr, C⁸H₅), 10.82 с (1H, индол-NH), 11.93 уш. с (1H, C⁴COH). Найдено, %: С 77.39; Н 6.42; N 5.97. C₃₁H₃₀N₂O₃. Вычислено, %: С 77.80; Н 6.32; N 5.85.

Антибактериальную и противогрибковую активность полученных соединений определяли пробирочным методом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде [20]. Исследуемые соединения массой 0.05 г растворяли в 5 мл ДМСО, получая основной раствор вещества в концентрации 10⁴ мкг/мл. Данный раствор служил основой для рабочего раствора, имеющего концентрацию 2∙10³ мкг/мл, который последовательно разводили двукратно в жидкой питательной среде в ряду из 10 пробирок. Концентрация исследуемых соединений в первой пробирке ряда разведений в питательной среде составляла 1000.0 мкг/мл. Для определения антибактериальной активности использовали бульон Хоттингера. Для определения антибактериальной активности использовали типовые суточные культуры, выращенные на питательном агаре. Концентрация микробных клеток в опыте составила (2–5)∙10⁵ КОЕ/мл. В качестве положительного контроля использовали питательную среду с внесенной исследуемой культурой. В качестве отрицательного контроля использовали интактную питательную среду. Посевы инкубировали в термостате при температуре 37±2°C. Оценку роста бактерий проводили визуально через 20–24 ч инкубирования. В качестве значения МПК (минимальной подавляющей концентрации) принимали концентрацию соединения в последней прозрачной пробирке серии разведения. В качестве эталона сравнения антибактериальной активности использовали диоксидин.

Скрининг противогрибковой активности осуществляли в отношении типового штамма Candida albicans АТСС 885-653. Исследуемые соединения массой 0,05 г растворяли в 5 мл ДМСО, получая основной раствор вещества в концентрации 10⁴ мкг/мл. Данный раствор служил основой для рабочего раствора, имеющего концентрацию 2∙10³ мкг/мл, который последовательно разводили двукратно в жидкой питательной среде в ряду из 10 пробирок. Концентрация исследуемого соединения в первой пробирке ряда разведений в питательной среде составляла 1000.0 мкг/мл. Для определения противогрибковой активности использовали бульон Сабуро (Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии, Оболенск). Для приготовления взвеси дрожжевых культур применяли двухсуточные культуры, выращенные на агаре Сабуро. Концентрация микробных клеток в опыте составила 2–5∙10⁴ КОЕ/мл. В качестве положительного контроля использовали питательную среду с внесенной исследуемой культурой. В качестве отрицательного контроля использовали интактную питательную среду. Посевы инкубировали в термостате при температуре 25±2°C. Оценку антимикотической активности осуществляли визуально на 40–48 ч инкубирования. В качестве значения МПК (минимальной подавляющей концентрации) принимали концентрацию соединения в последней прозрачной пробирке серии разведения. В качестве эталона сравнения противомикробной активности использовали флуконазол.

Работа выполнена с соблюдением всех применимых международных, национальных и институциональных руководящих принципов по уходу и использованию животных.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

M. I. Kazantseva

E. A. Wagner Perm State Medical University

Email: pufmail135@gmail.com
Russian Federation, Perm, 614990

N. N. Kasimova

Perm State Pharmaceutical Academy

Author for correspondence.
Email: pufmail135@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-6348-7333
Russian Federation, Perm, 614990

V. L. Gein

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: pufmail135@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8512-0399
Russian Federation, Perm, 614990

References

Supplementary files