Анотація до роботи:

Гаврилюк Д.Я. Синтез, перетворення та біологічна активність нових спіранових та неконденсованих біциклічних похідних на основі 4-тіазолідонів. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія. Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Міністерство охорони здоров’я України, Львів, 2007.

Дисертація присвячена пошуку нових потенційних біологічно активних сполук серед спіранових та неконденсованих біциклічних систем з тіазолідиновим фрагментом в молекулі з використанням методології органічного синтезу, традиційного та високоефективного фармакологічного скринігу, QSAR-аналізу та молекулярного докінгу.

Опрацьовано метод синтезу та одержано групу неописаних в літературі 5-арил-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’(4’)-тіазолідин-4’(2’)-онів та їх іліденпохідних. Запропоновано ефективний підхід до синтезу неконденсованих біциклічних систем з тіазолідиновим фрагментом на основі реакції [2+3]-циклоконденсації 2,4-тіазолідиндіон-2(4)-тіосемікарбазонів і похідних малеїнової кислоти, ароїлакрилових кислот та бромацетофенону, придатний для використання в рідинно-фазовому комбінаторному синтезі. Встановлено, що 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон при взаємодії з ацетангідридом рециклізує з утворенням похідних 4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазолу, а ізомерний 2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон утворює 4-тіазолідонзаміщену спіранову систему - 4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нонен-2. Показано, що ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот легко реагують з 5-(2-гідроксифеніл)-3-арил-1Н-піразолінами, гідразидами бензокса(тіа)зол-2-тіоацетатних кислот, роданіном, ізороданіном та меркаптооцтовою кислотою і альдегідами в присутності DCC, що дозволило одержати нові 2,4-тіазолідиндіони з піразолобензоксазиновим та бензазольними фрагментами у боковому ланцюзі та серію біциклічних неконденсованих тіазолідонів.

Структура синтезованих сполук підтверджена методами ПМР-, мас-спектроскопії та рентгеноструктурного аналізу

Проведений фармакологічний скринінг синтезованих сполук на предмет протипухлинної, протимікробної, протигрибкової та протитуберкульозної активностей. Виділено групу високоактивних та низькотоксичних сполук з зазначеними видами фармакологічних ефектів для поглиблених досліджень. На основі QSAR-аналізу та докінгових досліджень запропоновано рекомендації до раціонального дизайну антимікробних агентів з групи бензоксазинопіразолінозаміщених тіазолідонів.

1. Розроблено ефективні методи синтезу і одержано 118 нових похідних спірозаміщених та біциклічних неконденсованих тіазолідонів, встановлена їх будова, вивчені фізико-хімічні параметри та біологічна активність. На основі експериментальної реалізації елементів стратегії пошуку біологічно активних сполук, яка включає поєднання традиційного та високоефективного фармакологічного скринінгу, QSAR-аналізу та молекулярного докінгу, ідентифіковано для поглиблених досліджень сполуки з суттєвою протимікробною (4 речовини), протигрибковою (8), протипухлинною (9) та протитуберкульозною (1) активностями.

2. Встановлено, що 5-(2-гідроксиарил)-3-арил-4,5-дигідро-1Н-піразоли при взаємодії з 4-тіоксо-2-тіазолідоном та 2-карбетоксиметилтіо-2-тіазолін-4-оном зазнають гетероциклізації з утворенням представників нових тіазолідонзаміщених гетероциклічних спіросистем з піразолобензоксазиновим фрагментом у молекулах (5-арил-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-2’(4’)-тіазолідин-4’(2’)-онів), які є метиленактивними гетероциклами, що дозволило одержати серію ариліденпохідних в умовах реакції Кньовенагеля.

3. Показано, що 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазони та ізомерні 2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазони є ефективними S,N-бінуклеофілами у реакціях [2+3]-циклоконденсації з бромацетофеноном, b-ароїлакриловими кислотами, малеїнангідридом та малеїнімідами, як еквівалентами діелектрофільного синтону [C₂]²⁺, що дозволило запропонувати підхід до синтезу біциклічних неконденсованих похідних тіазолідину.

4. Встановлено, що 2,4-тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон при взаємодії з ацетангідридом рециклізує з утворенням похідних 4,5-дигідро-1Н-1,2,4-тріазолу, а ізомерний 2,4-тіазолідиндіон-2-тіосемікарбазон утворює 4-тіазолідонзаміщену спіранову систему - 4,6-дитіа-1,2,9-тріаза-спіро[4.4]нонен-2. Зазначені перетворення розширюють потенціал тіазолідонзаміщених тіосемікарбазонів як реагентів і дозволяють реалізувати нові синтетичні схеми у пошуку біологічно активних сполук.

5. Ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот легко реагують з 5-(2-гідроксифеніл)-3-арил-1Н-піразолінами, гідразидами бензокса(тіа)зол-2-тіоацетатних кислот, роданіном, ізороданіном та меркаптооцтовою кислотою і ароматичними амінами в присутності DCC, що дозволило одержати нові 2,4-тіазолідиндіони з фармакологічно привабливим піразолобензоксазиновим фрагментом у боковому ланцюзі, а також 2,4-тіазолідиндіонзаміщені похідні, утворені ансамблем з аліфатичних, ароматичних та гетероциклічних фрагментів, як потенційні ліганди PPAR-рецепторів та серію біциклічних неконденсованих тіазолідонів.

6. Вперше ідентифіковано значний протипухлинний потенціал 5-феніл-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-(ариліден)-4’-тіазолідин-2’-онів та 4-оксо-2-[(4’-оксотіазолідин-2’-іліден)-гідразоно]-тіазолідинів, які проявляють високий протимітотичний ефект на 60 лініях ракових клітин людини з відносною специфічністю дії на лінії лейкемії, меланоми, раку молочної залози, нервової системи та недрібноклітинного раку легень, що дозволило запропонувати 9 «структур-лідерів» для поглиблених фармакологічних досліджень. Пріоритет дослідження підтверджено одержанням деклараційного патенту України на корисну модель.

7. При вивченні протитуберкульозної активності ідентифіковано та відібрано для поглиблених досліджень високоактивну “сполуку-лідер” – 5-феніл-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-(4-трет-бутилфенілметиліден)-4’-тіазолідин-2’-он, проте наведений вид активності не є характерним для спіранових та біциклічних неконденсованих похідних тіазолідонів і, правдоподібно, тіазолідоновий цикл не сприяє появі чи підсиленню туберкулостатичної дії.

8. Серед синтезованих сполук суттєвий протимікробний ефект на метицилін-чутливі і метицилін-резистентні штами St. аureus та St. epidermidis проявили 5-арил-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-ариліден-4’-тіазолідин-2’-они, що підтверджує попередньо встановлений нами факт критичного впливу характеру ілідензамісників у положенні 5 тіазолідонів на фармакологічний ефект. Проведені докінгові дослідження до двох структур 2MBR та 1HSK ензиму MurB не заперечують гіпотезу про антимікробний механізм дії досліджуваних сполук через інгібування ензиму MurB, на основі чого при аналізі докованих позицій сполук запропоновано можливі шляхи раціонального дизайну структури похідних тіазолідону з метою покращення афінітету до MurB та протимікробної активності.

9. Встановлено високу протигрибкову активність по відношенню до грибів роду Candida тіазолідонів з бензоксазинопіразоліновими фрагментами у молекулах, причому перехід від спіроконденсованих тіазолідонів до похідних 2,4-тіазолідиндіону з піразолобензоксазиновим фрагментом у боковому ланцюзі сприяє зростанню ефекту, що дозволило ідентифікувати для поглиблених досліджень 4-(5-феніл-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-іл)-феніловий естр 2’,4’-тіазолідиндіон-5’-оцтової кислоти, активність якого в експерименті переважає ефект бетадіну та хлоргексидину.

Публікації автора:

1. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. 2,4-Тіазолідиндіон-4-тіосемікарбазон – перспективний синтон для синтезу біологічно активних сполук // Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики. Вип.ХІІ. –Т.І. –Запоріжжя, 2004. –С.15-20. Особистий внесок автора: синтетична частина роботи, інтерпретація спектрів ПМР.

2. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Ацилоксибензальдегіди 2,4-тіазолідиндіон-5-карбонових кислот у синтезі потенційних біологічно активних сполук // Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики. Вип.XV. –Запоріжжя, 2006. –С.61-65. Особистий внесок автора: експериментальна частина роботи, інтерпретація спектрів ПМР.

3. Синтез та вивчення протиракової активності 4-(2,4-тіазолідиндіон-5-ацетокси)бензиліденгідразонів бензазол-2-тіоацетатних кислот / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Б.С. Зіменковський, В.Ю. Пачовський // Фармац. журн. –2006. –№2. –С.53-58. Особистий внесок автора: експерментальна частина роботи та узагальнення результатів.

4. Синтез та вивчення протиракового потенціалу 5-арил-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-с]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-4’-тіазолідин-2’-онів та їх ариліденпохідних / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, В.С. Матійчук, М.Д. Обушак // Журнал органічної та фармацевтичної хімії, вип.1(13). –2006. –т.4, – С.42-47. Особистий внесок автора: синтетична частина роботи, інтерпретація результатів фармакологічних досліджень.

5. Вивчення антимікробної активності та молекулярне моделювання похідних тіазолідину з піразолобензоксазиновим фрагментом в молекулі як потенційних інгібіторів MurB ферменту / Б.С. Зіменковський, Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Р.В. Куцик, Д.В. Атаманюк // Фармац. журн. –2006. –№6. – С.41-48. Особистий внесок автора: обгрунтування кореляції «структура- біологічна активність сполук».

6. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. 5-Феніл-6,6a-дигідро-2Н-піразоло[1,5-c]бензо[e]-1,3-оксазино-2-спіро-5’-(2’-хлорфенілметиліден)-4’-тіазолідин-2’-он, що виявляє протипухлинну активність // Деклараційний патент на корисну модель №15951. 17.07.2006. –Бюл. №7. Особистий внесок автора: ідея та синтетична частина роботи.

7. Anticancer potential of 4-azolidones and related heterocycles / R. Lesyk, B. Zimenkovsky, D. Kaminsky, S. Holota, D. Atamanyuk, D. Havrylyuk, I. Nektegaev, G. Kazmirchuk, I. Subtel’na, O. Roman, A. Kryshchyshyn, D. Khyluk // Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska. – 2006. –Vol.XIX. –№1(19). –P.107-110. Особистий внесок автора: синтез спірозаміщених та біциклічних тіазолідонів, узагальнення протоколів результатів протипухлинної активності.

8. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез нових неконденсованих та спіранових біциклічних систем з тіазолідиновим каркасом // Тези доповідей П’ятої Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. –Київ, 2004р. –С.63. Особистий внесок автора: синтетична частина роботи.

9. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез та біологічна активність нових бензоксазинопіразолінів з тіазолідиновим фрагментом у молекулах // Материалы Всеукраинской научно-практической конференции с международным участием “Лекарства-человеку. Современные проблемы создания, исследования и апробации лекарственных средств”. –Харьков, 2005. – С.167-169. Особистий внесок автора: синтетична частина роботи, обгрунтування кореляції «структура - біологічна активність».

10. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б., Царик Т.В. Синтез нових моно-та біциклічних неконденсованих систем з тіазолідиновим фрагментом на основі фурфурилтіосемікарбазонів // Тези доповідей VІ регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. –Дніпропетровськ, 2005. – С.9. Особистий внесок автора: експериментальна частина роботи, обґрунтування кореляції між структурою та біологічною активністю сполук.

11. Гаврилюк Д.Я., Лесик Р.Б. Синтез неконденсованих біциклічних похідних на основі 2,4-тіазолідиндіон-2(4)-тіосемікарбазонів як потенційних біологічно активних сполук // Матеріали VI Національного з’їзду фармацевтів України „Досягнення та перспективи фармацевтичної галузі України”. –Харків, 2005. – С.97-98. Особистий внесок автора: розробка методів синтезу, узагальнення результатів фармакологічних досліджень.

12. Молекулярний дизайн спіранових і неконденсованих похідних з тіазолідиновим та бензоксазинопіразоліновим фрагментами як потенційних лікарських засобів / Д.Я. Гаврилюк, Р.Б. Лесик, Д.В. Атаманюк, Г.В. Казьмірчук, Р.В. Куцик // Матеріали 1-ї Міжнародної науково-практичної конференції «Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів». –Тернопіль, 2006. – С.7-8. Особистий внесок автора: обгрунтування кореляції між структурою та антимікробною активністю сполук.

13. Гаврилюк Д.Я., Лесык Р.Б., Зименковский Б.С. (5-Тиоксо-4,5-дигидро-1Н-1,2,4-триазолил-3)метилэтантиоат и (4-ацетил-5-тиоксо-4,5-дигидро-1Н-1,2,4-триазолил-3)метилэтантиоат // Азотсодержащие гетероциклы (под редакцией В.Г. Карцева). –Москва: ICSPF PRESS. –2006. –Т2. –С.331. Особистий внесок автора: ідея та опрацювання методики.

14. Havrylyuk D. Ya., Lesyk R.B. Synthesis and biological activity of novel spiroheterocyclic systems with thiazolidine template // International Conference on Organic Chemistry “Organic chemistry since Butlerov and Belstein until present”. –Saint-Petersburg, 2006. –P.423. Особистий внесок автора: синтез спіранових похідних з тіазолідиновим фрагментом, обгрунтування кореляції між структурою та біологічною активністю сполук.

15. Havrylyuk D.Ya., Lesyk R.B, Roman O.M. Synthesis and anticancer properties of benzoxazinopyrazoline substituted thiazolidines derivatives // International conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles. CNCH-2006”. Book of abstracts. –Kharkiv, 2006. –P.233. Особистий внесок автора: ідея та реалізація експериментальної частини проекту.