Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основной задачей проекта является создание новых синтетических подходов к получению и функционализации нитрилсодержащих азоло[1,5-a]пиримидинов, их конденсированных производных и структурных аналогов с целью поиска молекул с противоопухолевым действием. На первом этапе работ нами был выполнен комплекс расчётных исследований, включающий анализ известных молекул с противоопухолевым действием для обнаружения фармакофоров в отношении соответствующих макромолекулярных мишеней, QSAR анализ для отбора наиболее перспективных молекул из составленной виртуальной библиотеки и наиболее чувствительных опухолевых клеточных линий, а также докинг предлагаемых молекул в отношении активного сайта казеинкиназы 2, как мишени вовлеченной в онкогенез. В соответствии с полученными данными был отобраны клеточные линии для тестирования цитотоксического действия получаемых гетероциклов, а именно глиобластома (A-172), карцинома печени (Hep-G2), карцинома легкого (A-549), а также отобраны конкретные молекулы в рамках предлагаемых синтетических стратегий. На основании результатов предшествующих исследований нами был расширен ряд 7-амино-5-алкиламиноазоло[1,5-a]пиримидин-6-карбонитрилов, которые ранее продемонстрировали выраженное цитотоксическое действие в отношении опухолевых клеток. В рамках структурной модификации упомянутых гетероциклов для поиска нового скаффолда с потенциальным противоопухолевым действием был предложен удобный трехкомпонентный метод синтеза новых производных 7-(гетеро)арил-4,7-дигидроазоло[1,5-a]пиримидин-6-карбонитрилов на основе аминоазолов, цианэтиленморфолина и (гетеро)ароматических альдегидов. Было изучено цитотоксическое действие полученных дигидроазолопиримидинов и показано, что данные гетероциклы влияют на жизнеспособность опухолевых клеток только в высоком микромолярном диапазоне. С другой стороны, был создан метод ароматизации указанных 7-(гетеро)арил-4,7-дигидроазоло[1,5-a]пиримидин-6-карбонитрилов и для полученных азолопиримидинов была показана возможность использования в качестве агентов для биовизуализации (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143720824005138). Дальнейшие исследования реакционной способности полученных 7-(арил)азоло[1,5-a]пиримидин-6-карбонитрилов выявили протекание процесса рециклизации под действием гидроксид аниона, что приводит к получению 7-аминоазолопиримидинов, вместо ожидаемых продуктов гидролиза нитрильной группы. Показано, что данная реакция протекает по механизму, включающему первоначальную атаку нуклеофила по π-дефицитному пиримидиновому кольцу с последующей рециклизацией по нитрильной группе. Другим важным результатом исследований за отчетный период стала разработка one-pot мультикомпонентного метода аннелирования пиримидинового цикла в ряду 6-нитрил(этоксикарбонил)-7-аминоазоло[1,5-a]пиримидинов и 3-нитрил(этоксикарбонил)-4-аминоазоло[5,1-c][1,2,4]триазинов. Показано, что использование нитрильных субстратов приводит к пиримидоазолоазинам, содержащим вторичную аминогруппу в боковой цепи, в то время как сложноэфирные азолоазины позволяют получать пиримидоазолоазины с эндоциклической алкиламиногруппой. Для синтезированных конденсированных трициклических систем была изучена цитотоксическая активность в сравнении с цисплатином. Обнаружено, что N-бутил-2-метил-5-(метилтио)пиримидо[5,4-e][1,2,4]триазоло[1,5-a]пиримидин-6-амин 17i подавлял жизнеспособность клеток глиобластомы A-172 и карциномы печени Hep-G2 в среднем микромолярном диапазоне, однако не обладал селективностью действия, поскольку оказывал цитотоксическое действие и на нормальные клетки HEK-293. Данный гетероцикл будет использован в дальнейшем как соединение-лидер для оптимизации структуры с целью увеличения цитотоксического действия в отношении опухолевых клеток и повышения селективности в отношении нормальных клеток. Выполненные исследования по докингу предлагаемых гетероциклов в отношении активного сайта казеинкиназы 2 выявили, что аффинность полученных нами ранее наномолярных ингибиторов СК2 из серии 6-(тетразол-5-ил)-7-аминоазолопиримидинов можно увеличить путём замены С7-первичной аминогруппы на вторичные алкиламины. Было показано, что прямое алкилирование 6-(тетразол-5-ил)-7-аминоазолопиримидинов не приводит к получению 7-алкиламинопроизводных. С другой стороны, была предложена альтернативная стратегия, включающая селективную циклоконденсацию аминоазолов с этоксиметилен цианоацетатом через образование промежуточных енаминов. Показано, что разработанная нами ранее хлордезоксигенирующая система «хлористый фосфорил – пиридин – ацетонитрил» успешно конвертирует полученные азолопиримидоны в соответствующие 6-нитрил-7-хлоразолопиримидины, для которых был разработан метод выделения из реакционной массы в индивидуальном виде и доказана их структура и чистота. Полученные галогеназолопиримидины представляют собой важные прекурсоры для получения 6-(тетразол-5-ил)-7-алкиламиноазолоазинов. В рамках проекта были завершены работы по созданию региоспецифичного метода синтеза аналогов природных нуклеозидов пуринового ряда, которые могут выступать как антиметаболиты, в том числе с противоопухолевым эффектом. Предложенный нами подход не имеет аналогов в научной литературе и основан на реконструктивной методологии органического синтеза. Показано, что 6-нитро-7-алкиламинотетразоло[1,5-a]пиримидины могут быть конвертированы в триаминопиримидины с количественным выходом при обработке водородом на палладиевом катализаторе. Нагревание полученных 2,5-диамино-4-алкиламинопиримидинов в триэтилотоформиате привело к получению N9-алкилированных пуринов, в том числе, близкого структурного аналога противовирусного препарата Пенцикловир (https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejoc.202400426). Данная работа была отмечена редакцией журнала и попала на обложку одного из выпусков (https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejoc.202483201), что подчеркивает важность разработанного реконструктивного метода. Выполненная работа была отмечена и рядом отечественных СМИ (https://ria.ru/20241015/nauka-1977983277.html). Наконец, было развито направление исследований, связанное с получением гибридных молекул, объединяющих фармакофоры азолоазиновой и фторхинолоновой природы. Разработан подход к получению N4-пропаргил-пиразоло[1,5-a]пиримидинов , которые были использованы как субстраты в реакции азид-алкинового циклоприсоединения с азидофторхинолоном. В результате этих исследований был получен ряд химерных молекул с потенциальным двойным механизмом биологического действия.