Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В отчетном периоде по проекту 22-23-00282 «Создание подходов к синтезу новых аномальных нуклеозидов, структурных аналогов "Ремдесивира" и других С-нуклеозидов, на основе азолоазинов с мостиковым атомом азота» был выполнен ряд прогнозно-аналитических и синтетических работ. В частности, с помощью молекулярного докинга в отношении некоторых релевантных биологических мишеней, связанных с вирусами семейства SARS-CoV, было показано, что С-нуклеозиды, полученные на основе азолоазинов с мостиковым атомом азота и (псевдо)рибозидов, и их структурные аналоги являются перспективным классом гетероциклов с потенциальной противовирусной активностью. Аналитический обзор литературы по данной проблематике за последние 15 лет позволил сформулировать, что преимуществом С-нуклеозидов является более высокая метаболитическая стабильность гликозидной связи «углерод-углерод», по сравнению со связью «углерод-азот», которая присутствует в классических аналогах природных N-нуклеозидов. Среди С-нуклеозидов были обнаружены соединения, проявляющие противовирусное и противоопухолевое действие, а «Ремдесивир», являющийся фосфорилированным С-нуклеозидом, был одобрен FDA для лечения COVID-19. Кроме того, в рамках литературного обзора мы показали, что стратегии синтеза С-нуклеозидов подразделяются на три большие группы: прямое сочетание функционализированного агликона и (псевдо)рибонолактона; достройка гетероциклического фрагмента на готовом рибозном остатке; построение углеводного фрагмента на готовом агликоне. При этом наиболее многочисленной по числу ссылок и универсальной, с точки зрения получаемых продуктов, является стратегия прямого С-С сочетания агликона и рибозида. Синтетическая часть работ включала разработку масштабируемых методов синтеза галогенсодержащих аминопиразолов и их предшественников для последующего построение бициклических агликонов азолоазинового ряда. Нами было предложено несколько удобных, масштабируемых подходов, в том числе, оригинальных – предполагающих деструкцию сложноэфирного остатка в доступных аминопиразолах для получения более дефицитных производных. В дальнейшем эти гетероциклы были использованы для циклоконденсации с биэлектрофильными синтетическими эквивалентами по схеме [3+3]. Условия взаимодействия аминопиразолов с различными эквивалентами были оптимизированы для достижения высоких выходов, простоты выделения и чистоты получаемых продуктов. Было показано, что для получения 3-галогенпиразоло[1,5-a]пиримидинов наиболее эффективной является стратегия ««построение бициклической системы – введение атома галогена». В результате синтетических работ была получена библиотека различных 2-R-3-галоген-6-X-7-Y-пиразоло[1,5-a]пиримидинов из более чем полусотни соединений, строение и чистота полученных образцов была подтверждена с помощью всех современных методов физико-химического анализа. С помощью полученных галогенированных агликонов азолоазинового ряда было выполнено несколько модельных экспериментов по взаимодействию с псевдорибонолактонами в результате чего была показана возможность образования гликозидной связи «углерод-углерод» при активации агликонов с помощью бутиллития. Несмотря на то, что данный синтетический метод ещё требует оптимизации, при его реализации была обнаружена необычная реакция деструкции 1,3,4-тиадиазольного фрагмента. Нами было изучено данное превращения и показана применимость данной реакции для синтеза малоизученных аналогов природных нуклеозидов – тиоксантинов. Преимуществами разработанного метода является региоспецифичность, поскольку образуются исключительно N9-производные, а также отсутствие необходимости хроматографической очистки целевых продуктов. С помощью предложенного метода был синтезирован близкий структурный аналог тиоксантинового ряда для зарегистрированного противовирусного препарата Пенцикловир.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В отчетном периоде по проекту 22-23-00282 «Создание подходов к синтезу новых аномальных нуклеозидов, структурных аналогов "Ремдесивира" и других С-нуклеозидов, на основе азолоазинов с мостиковым атомом азота» был выполнен широкий ряд синтетических работ на основании прогнозно-аналитических данных и результатов, полученных на первом этапе выполнения проекта. В частности, была проведена масштабная серия экспериментов по исследованию реакционной способности полученных ранее 3-галогенпиразоло[1,5-a]пиримидинов в реакциях с кетонами в присутствии различных металлорганических реагентов. Для формулирования корреляции «структура-реакционная способность» варьировались заместители азолоазиновом остове, условия реакции и мольное соотношение реагентов. Было установлено, что азолоазины с мостиковым атомом азота, содержащие атом галогена в азольном цикле, как уходящую группу для образования карбаниона, не реагируют с фениллитием, бис(триметилсилил)амидом лития и металлическим магнием. Наиболее распространенный литиирующий агент, n-BuLi, действует на соответствующие 3-галогенпиразоло[1,5-a]пиримидины крайне неселективно, приводя зачастую к сложной смеси продуктов, которые трудно идентифицировать. Вероятно, такой эффект связан со склонностью азолоазиновых систем с мостиковым атомом азота к раскрытию азольного или азинового фрагмента под действием оснований. Тем не менее, было показано, что 3-бром-5,7-диметилпиразоло[1,5-a]пиримидин имеет три реакционноспособных центра при взаимодействии с n-BuLi – С3-Br, C5-CH3, C7-CH3. Соответствующие карбанионы могут взаимодействовать с кетогруппой, что было продемонстрировано выделением продуктов присоединения циклогексанона по всем упомянутым фрагментам. При этом скорость взаимодействия образовавшихся карбанионов с кетогруппой меняется в следующем порядке C7-CH2(-) >> C5-CH2(-) ≈ С3(-). Наконец, был выделен и охарактеризован целевой продукт, 1-((3-(циклогекс-1-ен-1-ил)-5-метилпиразоло[1,5-a]пиримидин-7-ил)метил)циклогексан-1-ол, что впервые продемонстрировало принципиальную возможность образования гликозидной С-С связи при использовании азолоазинов с мостиковым атомом азота, как структурных аналогов Тризавирина, в качестве агликона. Неожиданным продуктом реакции стал димер, который образовался при обработке 3-бромпиразоло[1,5-a]пиримидина диизопропиламидом лития в ТГФ при -78оС. С помощью ряда современных физико-химических методов анализа было доказано, что в результате реакции был получен 3,3'-дибромо-7,7'-дипиразоло[1,5-a]пиримидин, который образуется, вероятно, по механизму нуклеофильного ароматического замещения водорода. Кроме того, на заключительном этапе работы над проектом была развита реконструктивная методология органического синтеза на примере получения N9-алкилированных (аза)пуринов, как структурных аналогов природных нуклеозидов. В 2022 году в результате исследований, посвященных синтезу С-нуклеозидов на основе галогенсодержащих азолоазинов, было обнаружено необычное раскрытие 1,3,4-тиадиазольного кольца в конденсированных системах. Эта реакция была использована для создания региоспецифичного синтеза нового класса аномальных нуклеозидов – тиоксантинов. Важность разработки региоспецифичных методов синтеза нуклеозидов пуринового ряда подтверждается тем, что подавляющее большинство представленных в современной научной литературе методов получения этих соединений основаны на реакции алкилирования исходного пуринового основания в тех или иных условиях. Подобный подход приводит к образованию двух региоизомеров – целевого N9 и побочного N7. Необходимость хроматографического разделения близких по свойствам региоизомеров является серьезным недостатком существующих синтетических методов. Нами, в развитие предшествующих результатов, было предложено использовать 6-нитро-7-алкиламинотетразоло[1,5-a]пиримидины как прекурсоры к N9-алкилированным пуринам. Проведена работа по поиску селективных методов восстановления нитрогруппы в упомянутых субстратах и показано, что скорость восстановительной деструкции тетразольного цикла гораздо больше, чем восстановления нитрогруппы. В результате этих исследований был создан метод получения 2,5-диамино-5-метил-6-алкиламинопиримидинов с превосходными выходами. Полученные триамины являются удобными прекурсорами к синтезу конденсированных гетероциклических систем. С помощью аннелирования имидазольного цикла при нагревании в триэтилортоформиате была получена серия N9-алкилированных пуринов. В свою очередь, диазотирование полученных триаминов показало, что скорость взаимодействия С5-аминогруппы с катионом нитрозония гораздо выше, чем С2-аминофрагмента, в результате чего образуется соль диазония, которая внутримолекулярно циклизуется и приводит получению 8-азапуринов. Стоит отметить, что структура всех полученных соединений была подтверждена и доказана набором современных физико-химических методов анализа, включая 1Н и 13С ЯМР спектроскопию (в том числе, корреляционные гетероядерные эксперименты), ИК спектроскопию, масс-спектрометрию, а также элементный анализ. Для ряда ключевых продуктов структура была доказана с помощью рентгеноструктурного анализа. В отчетный период также были получены результаты по противовирусному действию синтезированных предшественников С-нуклеозидов, 3-галоген и 3Н- пиразоло[1,5-a]пиримидинов. Данные исследования были проведены в ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора (г. Новосибирск) на вирусе SARS-CoV-2 hCoV-19/Russia/Vologda-171613-1208/2020. Исследования продемонстрировали, что синтезированные пиразоло[1,5-a]пиримидины хотя и уступают по активности препарату сравнения, Ремдесивиру, тем не менее, обладают некоторым противовирусным действием. Дальнейшая оптимизация структуры может привести к гетероциклам с более выраженным биологическим эффектом. По результатам выполненных работ была опубликована статья в журнале Russian Chemical Bulletin [https://link.springer.com/article/10.1007/s11172-023-3965-0], где суммированы все исследования касательно получения галогенсодержащих пиразоло[1,5-a]пиримидинов, как перспективных предшественников С-нуклеозидов. Эта публикация стала третьей из трёх, запланированных в этом проекте (четвёртой, с учетом квартилей). Результаты выполнения проекта и достигнутые научные результаты были представлены в виде докладов и обсуждены на конференциях по тематике проекта всероссийского и международного уровня. Среди таковых можно отметить: • Междисциплинарную конференцию «Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии», г. Санкт-Петербург, 24-27 апреля 2023 г. (https://mobi-chem.org/images/program_1.pdf); • XXXIII Российская молодёжная научная конференция с международным участием «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», г. Екатеринбург, 24-27 апреля 2023 года (file:///C:/Users/user/Downloads/978-5-7996-3703-3_2023.pdf); • VII Международная конференция «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов» (MOSM 2023), г. Екатеринбург, г. Пермь, 10-16 сентября 2023 года (http://mosm.psu.ru/wp-content/uploads/2023/09/ПРОГРАММА_230909.pdf).