СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ТЕТРАЦИКЛИЧЕСКИХ ЭФИРОВ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ

Ирада Расул Гызы Сафарова; Минаввар Дж. Кызы Ибрагимова; Эльнара Гурбан Гызы Махмудова; Джейран Г. Гызы Исмайлова

УДК 547.541.3, 547.542.7

1 2

Ирада Расул гызы Сафарова , Минаввар Дж. кызы Ибрагимова , Эльнара Гурбан

гызы Махмудова3, Джейран Г. гызы Исмайлова4

1'2'3,4Института нефтехимических процессов им. Ю. Г. Мамедалиева Национальной

Академии Наук Азербайджана, Баку, Азербайджан

Автор, ответственный за переписку: Минаввар Дж. кызы Ибрагимова,

[email protected]

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ТЕТРАЦИКЛИЧЕСКИХ

ЭФИРОВ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ

Аннотация. В представленной статье синтезирован тетрациклический эфир бензойной кислоты и изучена его антимикробная и антифунгальная активность в отношении различных патогенных микроорганизмов. Показано, что тетрациклодец-3-енилбензоат подавляет рост грамм-положительных и грамм-отрицательных бактерий, а также дрожжеподобных грибов рода Кандида гораздо быстрее и при достаточно низких концентрациях по сравнению с известными широко используемыми в медицинской практике контрольными препаратами (риванол, этиловый спирт). Синтезированный бензоат рекомендован для дальнейшего применения в качестве местного антисептического средства.

Ключевые слова: эфиры бензойной кислоты, тетрациклические углеводороды, фармакофорная активность, противораковые препараты

1 2 3

Irada R.Safarova , Minavvar J. Ibrahimova , Elnara G. Mahmudova , Djeyran H.

Ismaylova4

Institute of Petrochemical Processes. Yu. H. Mammadaliyev Azerbaijan National Academy

of Sciences, Baku, Azerbaijan)

Corresponding author: Minavvar J. Ibrahimova, [email protected]

SYNTHESIS AND STUDY OF THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF BENZOIC ACID

TETRACYCLIC ESTERS

Abstract. In the presented article, a tetracyclic benzoic acid ester was synthesized and its antimicrobial and antifungal activity against various pathogenic microorganisms was studied. It has been shown that tetracyclodec-3-enylbenzoate inhibits the growth of gram-positive and gramnegative bacteria, as well as yeast-like fungi of the genus Candida much faster and at fairly low concentrations compared to known control drugs widely used in medical practice (rivanol, ethyl alcohol). The synthesized benzoate is recommended for further use as a local antiseptic.

Key words: benzoic acid esters, tetracyclic hydrocarbons, pharmacophore activity, anticancer drugs

Известно, что эфиры бензойной и гидроксибензойных кислот обладают высокой биологической активностью и в предыдущих наших исследованиях был представлен широкий обзор результатов исследований в этой области [1-3]. В представленной работе осуществлен синтез тетрациклического эфира бензойной кислоты и изучена его биологическая активность.

Тетрациклические эфиры бензойной кислоты нашли свое применение в медицине в качестве противораковых лекарственных средств [4-12]. В этих работах сообщается об основных представителях тетрациклических бензоатов, находящих применение в качестве фармакофорных препаратов в медицине и фармакологии.

о он

доцетаксел

кабазитаксел

бензоат эстрадиола

В этой связи синтез и изучение биологической активности тетрациклических бензоатов представляет как практический, так и теоретический интерес с точки зрения фармакологии и фармакохимии.

Экспериментальная часть

В качестве исходных веществ использовали дициклопентадиен, циклопентадиен, выделенный из его димера, норборнен, а также бензойная кислота.

Дициклопентадиен (трицикло[5.2.1.02,6]-дека-3,8-диен) имел следующие физико-химические показатели: температура кипения (при 760 мм рт.ст.) - 169-1700С; плотность -

3

978,0-986,0 кгсм ; показатель преломления - 1.5060.

Циклопентадиен С5Н был выделен экспериментально из димера циклопентадиена и имел следующие физико-химические показатели: т. кип. 420С, т.пл. (-85)0С, плотность 0.805 г/мл, показатель преломления 1.4450, молекулярный вес 66.

Норборнен (бицикло[2.2.1]-гептен) имел следующие физико-химические показатели: температура кипения 960С, температура плавления 44-460С, плотность 0,8589 г/см3.

Бензойная кислота С6Н5СООН имела следующие физико-химические показатели: температура плавления 122,50С, температура кипения 249,20С, плотность 1,2660 г/см3, показатель преломления 1,5397

Реакцию проводили в герметически закрытой ампуле, сделанной из нержавеющей стали. Расчетное количество реагирующих веществ загружали в стальную ампулу и нагревали ее до определенной температуры в муфельной печи. После истечения времени реакции содержимое ампулы переносили в перегонную колбу и перегоняли под вакуумом. Затем определяли физико-химические показатели синтезированного продукта.

ИК-спектроскопический анализ исходных и синтезированных соединений сняты на спектрометре ALPHA IQ-Furye немецкой фирмы Bruker в области 4000-700 см-1. ИК-спектры образцов снимались между окошками из NaCl, имеющими толщину 1.26 мм. Образцы готовились в виде эмульсий в вазелиновом масле.

Спектры ЯМР синтезированных соединений записаны на приборе Bruker WP-300 (300 МГц). Химические сдвиги определены относительно ТМС, растворитель C6D6, CDCl3,

+005

относительная погрешность определения б .

Для определения чистоты синтезированного продукта использовали метод газожидкостной хроматографии, который был осуществлен на приборе ЛХМ-8 МД с детектором по теплопроводности, колонки - 300х0.3 см, заполненные динохромом П с 5 %-ным

апиезоном (неполярная фаза) и полиэтиленгликольсукцинатом ПЭГС (полярная фаза), газ-

3 о

носитель - азот. скорость подачи газа-носителя - 30 см /мин, температура колонки - 250 С.

Результаты и их обсуждение

В наших исследованиях был осуществлен синтез тетрациклических бензоатов и изучена их биологическая активность, в частности антимикробная и антифунгальная активность в отношении различных патогенных микроорганизмов и грибков. На первой стадии [13] на основе диеновой конденсации дициклопентадиена и норборнена осуществлен

2 3 7 10 1 6

синтез тетрациклического углеводорода - тетрацикло[4.4.1 ' .1 ' .0 ' ]додец-3-ена. Аддукт имел следующие физико-химические показатели: температура кипения 95-960С, плотность

0 3

(20 С) 1,0045 г/см ; показатель преломления 1,5181. В качестве катализатора использован нано-размерный оксид титана (размер частиц 20-22 им), выход аддукта составил 92,8 %.

На второй стадии [14,15] полученный тетрациклический углеводород вступает в реакцию с бензойной кислотой с получением соответствующего бензоата. Полученный эфир имел следующие физико-химические показатели: температура кипения 174-1750С

О 3

(остаточное давление 1 мм.рт.ст.), плотность (200С) 1,0982 г/см3; показатель преломления 1,5232. Реакцию проводили в автоклаве при соотношении реагирующих веществ (тетрациклододецен:бензойная кислота) равное 1:1, температура реакции 1200С, время - 4 ч. Выход эфира составил 75,8 %.

В ИК-спектре синтезированного тетрациклического бензоатного эфира наблюдаются следующие характеристические полосы поглощения: 1454, 1496 см-1 -деформационные колебания СН2-группы, 602 см-1 - двойная связь бензольного кольца, 1718 см-1 - деформационные колебания С=О связи, 2973 см-1 - валентные колебания СН2-группы, 3063 см-1 - валентные колебания связи С-Н в бензольном кольце.

В ЯМР 1Н спектре синтезированного продукта имеются сигналы протонов в следующих полях (м.д.): 7,4 (триплет), 8,3 (дублет) протоны бензольного кольца, 5,4 (синглет) - протоны в экзо-положении циклической системы, 3,7 (триплет) - протоны в эндо-положении циклической системы, 0,75-2,0 (дублет-триплет) протоны додецильного цикла.

Изучена антимикробная и антифунгальная активность синтезированного тетрациклического эфира в отношении грамм-положительных (золотистый стафилококк) и грамм-отрицательных (кишечная палочка. синегнойная палочка) бактерий, а также дрожжеподобных грибов рода Кандида.

Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) представляет собой вид шаровидных грамположительных бактерий из рода стафилококков. В настоящее время приблизительно 25-40 % населения являются постоянными носителями этой бактерии, которая может сохраняться на кожных покровах и слизистых оболочках верхних дыхательных путей]. Staphylococcus aureus может вызывать широкий диапазон заболеваний, начиная с лёгких кожных инфекций до смертельно опасных заболеваний (пневмония, менингит, остеомиелит, эндокардит, сепсис). Этот вид бактерий до сих пор является одной из четырёх наиболее частых причин внутрибольничных инфекций, часто вызывая послеоперационные раневые инфекции.

Кишечная палочка (Escherichia coli) представляет собой вид грамотрицательных палочковидных бактерий, широко распространённых в нижней части кишечника человека и животных. Большинство штаммов E. coli являются безвредными, однако серотип O157:H7 может вызывать тяжёлые пищевые отравления у людей и животных. Непатогенные бактерии E. coli, в норме в больших количествах населяющие кишечник, могут, тем не менее, вызвать развитие патологии при попадании в другие органы или полости человеческого тела (перитонит, кольпит и др.)

Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) представляет собой вид грамотрицательных подвижных палочковидных бактерий. Обитает в воде, почве, условно патогенна для человека и является возбудителем некоторых инфекционных заболеваний у человека. Лечение затруднительно ввиду ее высокой устойчивости к антибиотикам.

Дрожжеподобные грибы рода Кандида (Candida albicans) представляет собой форму дрожжеподобных грибов вида диплоидного грибка, способных к спариванию и является возбудителем ряда инфекционных заболеваний у человека, которые передаются через рот и гениталии. Candida albicans при нормальных обстоятельствах присутствует у 80% людей, не вызывая болезней, хотя чрезвычайное увеличение его количества вызывает кандидоз, часто наблюдающийся у пациентов с иммунодефицитом.

Изучение антимикробной активности вышеуказанных соединений проводились в сравнении с известными бактерицидными препаратами, широко применяемыми в медицинской практике, такими как этанол, риванол, фурациллин, карболовая кислота, хлорамин.

Антимикробную активность синтезированных веществ изучали дисперсионно-контактным методом, т.е. методом серийных разведений в отношении различных вышеуказанных микроорганизмов. Для этого 1%-ный спиртовый раствор исследуемого вещества разводили в дистиллированной воде до различных концентраций. Затем в каждую пробирку с испытуемым веществом высеивали 0.1 мл тест-культуры, содержащей 900 тысяч микробных тел в 1 мл. Высевы делались через 10, 20, 30, 40, 60 мин (время экспозиции). Степень разведения соединений составляла 1:100, 1:200, 1:400, 1:800 и 1:3200 соответственно.

В качестве питательных сред использовали МПА рН 7.2-7.4 для бактерий и среду Сабуро для грибков. Длительность инкубации в термостате для бактерий была 18-24 ч. при 370С, для грибов 1-10 дней при 280С.

Результаты исследований представлены в табл. 1,2.

Таблица 1.

Исследование антимикробной активности синтезированного тетрациклического _бензоата в отношении грамм-отрицательных бактерий_

Соединения Степень разведения Время экспозиции, мин

Кишечная палочка Синегнойная палочка

0 0 0 0 0 0 0 0

Тетрациклодец-3-енилбензоат 1 100

1 200

1 400

1 800

Риванол (контроль) 1 100

1 200

1 400

1 800

Этиловый спирт 96 % (контроль) 1 100

1 200

1 400

1 800

Таблица 2.

Исследование антимикробной активности синтезированного тетрациклического бензоата в отношении грамм-положительных

Соединения Степень Время экспозиции, мин

разведения Золотистый стафилококк Грибы рода Кандида

0 0 0 0 0 0 0 0

Тетрациклодец- 1 100

3-енилбензоат 1 200

1 400

1 800

Риванол 1 100

(контроль) 1 200

1 400

1 800

Этиловый 1 100

спирт 96 % (контроль) 1:200

1:400

1:800

Таким образом, из приведенных таблиц видно, что синтезированный тетрациклический бензоат обладает повышенной активностью в отношении указанных микроорганизмов, а также проявляет более высокую активность по сравнению с известными медицинскими препаратами на примере риванола и этанола. Полученные результаты позволяют рекомендовать синтезированный аддукт для использования в качестве местного антисептического средства.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Сафарова И.Р. Биологически активные эфиры гидроксибензойных кислот // Вестник Башкирского Государственного Педагогического Университета. 2021. № 1. С. 22-29

2. Сафарова И.Р. Гидроксибензойные кислоты и их эфиры: общая характеристика, синтез, свойства и области применения // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28. № 5. С. 486-493

3. Safarova I.R. Hydroxybenzoic acid derivatives and their biological activity // PPOR. Vol. 23. N 1. Pp. 134-147

4. Oishi T., Fukaya K., Yamaguchi Y., Sugai T. Crystal structures of (±)-(1SR,5SR,6SR,7SR,10SR,11SR,13RS,14SR)-13-hy-droxy-7-meth-oxy-meth-oxy-11,15,18,18-tetra-methyl-3-oxo-2,4-dioxa-tetra-cyclo-[12.3.1.0(1,5).0(6,11)]octa-dec-15-en-10-yl benzoate, its 13-epimer and 13-one derivative // Acta Crystallogr. E. Crystallogr. Commun. 2015. Vol. 71. N 5. pp. 466-472

5. Peltier S., Oqer J-M., Lagarce F., Couet W. Enhanced oral paclitaxel bioavailability after administration of paclitaxel-loaded lipid nanocapsules // Comparative Study Pharm. Res. 2006. Vol. 23. N 6. Pp. 1243-1250

6. Han F., Kang L-Z., Zeng X-L., Ye Z-W. Bioproduction of baccatin III, an advanced precursor of paclitaxol, with transgenic Flammulina velutipes expressing the 10-deacetylbaccatin III-10-O-acetyl transferase gene // J. Sci. Food Agricul. 2014. Vol. 94. N 12. Pp. 2376-2383

7. Huang J-J., Wei T., Ye Z-W., Zheng Q-W. Microbial Cell Factory of Baccatin III Preparation in Escherichia coli by Increasing DBAT Thermostability and in vivo Acetyl-CoA Supply // Frontiers in Microbiology. 2022. N 1. Pp. 123-127

8. Badi H.N., Abdoosi V., Farzin N. New approach to improve taxol biosynthetic // Trakia Journal of Sciences. 2015. N 2. Pp. 115-124

9. You L-F., Huang J-J., Lin S-L., Wei T. In vitro enzymatic synthesis of baccatin III with novel and cheap acetyl donors by the recombinant taxoid 10P-0-acetyl transferase // Biocatalysis and biotransformation. 2019. Vol. 37. N 4. Pp. 239-245

10. Balendra S., Subban K., Jayabaskaran Ch. Biochemical insights into the recombinant 10-deacetylbaccatin III-10-P-0-acetyltransferase enzyme from the Taxol-producing endophytic fungus Lasiodiplodia theobromae // Fems Microbiology. 2019. N 4. Pp. 274-278

11. Khiapeng J., Mitch T., Nayak S., Chan W. Bronsted Acid-Mediated Cycloaromatization of 1H-Indol-2-yl Propargyl Benzoates to 7H-Benzo[c]carbazoles // Chem. Asian J. 2017. Vol. 12. N 13. Pp. 1475-1479

12. Pickens L., Sawaya M., Rasool H., Paskow I. Structural and biochemical characterization of the salicylyl-acyltranferase SsfX3 from a tetracycline biosynthetic pathway // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286. N 48. Pp. 41539-41551

13. Мамедов М.К., Мамедова Х.М., Махмудова Э.Г., Гадирли В.С. Синтез тетрациклододецена и его метильного производного // Азерб. Хим. Журнал. 2013. № 4. С. 96100

14. Мамедов М.К., Юсифли В.С., Исмайлова Дж.Г., Сафарова И.Р. Синтез тетрациклического эфира бензойной кислоты // Тезисы докладов IX Бакинской Международной Мамедалиевской конференцию Баку. 4-5 октября 2016. С. 39

15. Мамедов М.К., Юсифли В.С., Исмайлова Дж.Г., Сафарова И.Р., Гурбанова Х.Г. Синтез тетрациклододецилбензоатного эфира // Химические проблемы. 2016. № 3. С. 329333

REFERENCES

1. Safarova I.R. Biologicheski aktivny'e e'firy' gidroksibenzojny'x kislot // Vestnik Bashkirskogo Gosudarstvennogo Pedagogicheskogo Universiteta. 2021. № 1. S. 22-29

2. Safarova I.R. Gidroksibenzojny'e kisloty' i ix e'firy': obshhaya xarakteristika, sintez, svojstva i oblasti primeneniya // Ximiya v interesax ustojchivogo razvitiya. 2020. T. 28. № 5. S. 486-493