Производные пиридо [1,2-a]бензимидазола, обладающие антибактериальным действием, и способ их получения

Настоящее изобретение относится к производным пиридо[1,2-а]бензимидазола общей формулы I, где R=алкил; R¹=алкил, арил; R²=алкил. Также изобретение относится к способу получения соединений формулы I. Технический результат: получены новые производные пиридо[1,2-а]бензимидазола, обладающие антибактериальным действием. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и медицинской химии, а именно к препаратам для борьбы с инфекционными заболеваниями растений и животных.

Известны синтетические производные 6-аминопенициллановой кислоты, обладающие антибактериальной активностью (Машковский М.Д. Лекарственные средства. Справочник. - М., «Медицина», 1993, т.2, с.253-258; Навашин С.М., Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия. Справочник. - М., «Медицина», 1982, с.93-112).

Известны производные 4-хинолонов, обладающие антибактериальным действием и широко применяющиеся в ветеринарной и медицинской практике (Машковский М.Д. Лекарственные средства. Справочник. - М., «Медицина», 1993, т.2, с.345-353).

Многолетнее применение антибактериальных средств приводит к развитию резистентных штаммов микроорганизмов, что заставляет обновлять ассортимент используемых препаратов.

Цель данного изобретения - синтез новых антибактериальных соединений и расширение арсенала веществ, воздействующих на живой организм.

Поставленная цель достигается тем, что нами синтезированы соединения формулы I, обладающие антибактериальным действием, и разработан удобный метод их синтеза.

где R=алкил;

R¹=алкил, арил;

R²=алкил.

Соединения формулы I синтезируют по следующей схеме:

2-Хлорметилбензимидазолы (II) реагируют с меркаптанами (III) в щелочных условиях с образованием тиоэфиров (IV). Окислением последних перекисью водорода получены сульфоны (V), взаимодействие которых с этоксиметилендиэтилмалонатом (VI) приводит к искомым продуктам I.

Исходные 1-R-2-хлорметилбензимидазолы (II) описаны в литературе (Зубенко А.А. Синтез и превращения 2-этинилбензимидазолов. Дисс. канд. хим. наук. - Ростов н/Д - 1977).

Примеры синтезов.

1-Метил-2-(метилтио)-метил-бензимидазол (IVa, R=CH₃, R¹=CH₃).

К спиртовому раствору этилата натрия (приготовленному из 2,3 г Na (0,1 моль) в 100 мл C₂H₅OH) прибавляют при комнатной температуре 4,8 г метилмеркаптана III (0,1 моль; R¹=CH₃), перемешивают 5 минут и вносят 19,2 г 1-метил-2-хлорметилбензимидазола (II; R=CH₃, 0,1 моль). Перемешивают 30 минут, выливают в 400 мл воды, отфильтровывают выпавший осадок. Выход 21,28 г (95%), бесцветное масло.

Аналогично получают: 1-метил-2-(этилтио)-метил-бензимидазол IVб (R=CH₃, R¹=C₂H₅), выход 92%, масло;

1-метил-2-(фенилтио)-метил-бензимидазол IVв (R=CH₃, R¹=фенил), выход 90%, т.пл. 96-98°C (петролейный эфир). Соединения IV а-в используют без дополнительной очистки в следующей стадии.

1-Метил-2-(метилсульфонил)-метил-бензимидазол V (R=CH₃, R¹=CH₃).

Растворяют 19,2 г IVa (0,1 моль) в 75 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют 0,2 г Na₂WO₄ 2H₂O, предварительно растворенного в 5 мл воды, и затем при перемешивании и охлаждении прибавляют 60 мл пергидроля, поддерживая температуру 40-45°C. Затем поддерживают температуру 40-45°C в течение 3 часов. Оставляют на ночь при комнатной температуре. Нейтрализуют водным аммиаком, отфильтровывают осадок, промывают водой. Выход 17,4 г (78%), т.пл. 155-157°C.

Аналогично получают 1-метил-2-(этилсульфонил)-метил-бензимидазол Vб (R=CH₃, R¹=C₂H₅), выход 75%, т.пл. 146-148°С;

1-метил-2-(фенилсульфонил)-метил-бензимидазол V_в (R=CH₃, R¹=фенил), выход 75%, т.пл. 176-178°C (этилацетат).

5-Метил-4-(метилсульфонил)-1-оксо-1,5-дигидропиридо[1,2-а]-бензимидазол-2-этилкарбоксилат Ia (R=CH₃, R¹=CH₃, R²=C₂H₅).

К раствору 2,24 г Vа (0,01 моль) и 2,16 г VI (0,01 моль) в 20 мл хлорбензола прибавляют 0,05 г 60%-ного гидрида натрия и кипятят смесь 1 час с отгонкой легколетучих продуктов. Охлаждают, разбавляют петролейным эфиром (20 мл), отфильтровывают осадок и перекристаллизовывают из диметилформамида. Выход 2,4 г (69%), т.пл. 259-260°C.

Аналогично получают 5-метил-4-(этилульфонил)-1-оксо-1,5-дигидропиридо[1,2-а]-бензимидазол-2-этилкарбоксилат Iб (R=CH₃, R¹=C₂H₅, R²=C₂H₅), выход 70%, т.пл. 240-243°C;

5-метил-4-(фенилсульфонил)-1-оксо-1,5-дигидропиридо[1,2-а]-бензимидазол-2-этилкарбоксилат Iв (R=CH₃, R¹=фенил, R²=C₂H₅), выход 75%, т.пл. свыше 300°С.

Спектр ЯМР ¹H соединения (DMSO d₆, 300 МГц) Iб (б.м.д.): 8.89-8.86(1H), 8.68 (1H), 7.82-7.46 (3Н), 4.32-4.25 (2Н, ), 4.28 (3H, N-CH₃), 3.48-3.41 (2H, SO₂-CH₂), 1.40-1.28 (6H).

Примеры испытания антибактериальной активности предлагаемых соединений.

Антимикробная активность предлагаемых веществ впервые изучена в секторе синтеза ГНУ СКЗНИВИ. Ранее они нигде не применялись.

Изучение антимикробных свойств предлагаемых соединений проводилось по методике Миловановой С.Н. (Методы экспериментальной химиотерапии.- М., «Медицина», 1971, с. 100-106) способом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде. Бактериальная нагрузка составляла 500 тысяч микробных клеток в 1 мл. Приготовленную взвесь бактерий добавляли по 2 мл (равный объем) в пробирки с различными разведениями вещества. Инкубировали в термостате 18 часов при 37°C. Контролем служили пробирки, содержащие 2 мл среды, используемой для разведения веществ и 2 мл взвеси бактерий (500 тысяч в 1 мл). В качестве тест-организмов использовались следующие штаммы бактерий E.coli O78, Staph.aureus P-209. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Данные таблицы 1 свидетельствуют о значительной антимикробной активности предлагаемых соединений.

Сравнение приведенных в таблице 2 данных показывает, что активность предлагаемых соединений превосходит активность йодинола, раствора йода, полимиксина, левомицетина и тетрациклина в отношении St.aureus, а также превосходит активность раствора йода, канамицина, левомицетина и тетоапиклина в отношении E.coli.

Таблица 1
Бактериостатическая активность предлагаемых соединений (экспозиция 18 часов, бактериальная нагрузка 0,5 млн/мл)
Препарат	Тест-культура	Концентрация вещества, мкг/мл	Контроль культуры	Контроль среды
500	250	125	62,5	31,2	15,6	7,8
Iа	E.coli о78	-	-	-	-	-	+	+	+	-
		-	-	-	-	-	+	+	+	-
	-	-	-	-	-	+	+	+	-
	St.aureus Р-209	-	-	-	-	-	-	+	+	-
		-	-	-	-	-	-	+	+	-
	-	-	-	-	-	-	+	+	-
Iб	E.coli о78	-	-	-	-	-	+	+	+	-
		-	-	-	-	-	+	+	+	-
	-	-	-	-	-	+	+	+	-
	St.aureus P-209	-	-	-	-	-	-	+	+	-
		-	-	-	-	-	-	+	+	-
	-	-	-	-	-	-	+	+	-
Обозначения: «-» отсутствие роста культуры бактерий,
«+» наличие роста культуры бактерий

Таблица 2
Сравнительная антимикробная активность предлагаемых соединений, известных препаратов и некоторых антибиотиков
Препарат	Минимальная подавляющая концентрация, мкг/мл
E.coli	St.aureus
Iа	31,2	15,6
Iб	31,2	15,6
Иодинол*	16,0	16-32
Раствор йода*	16-64	64,0
Канамицина сульфат**	100,0	3-6
Полимиксин**	0,19	100,0
Левомицетин* *	100,0	1,5-50
Окситетрациклина гидрохлорид	100,0	1,6-100
Окситетрациклина гидрохлорид	100,0	1,6-100
* По данным Мохнача В.О. в кн.: «Йод и проблемы жизни». - Л. - Наука, 1974. - С.89-90.
** По данным справочника «Рациональная антибиотикотерапия». Новашин С.М., Фомина И.П., М., Медицина. - 1982. - 496 с.

«Острую» токсичность предлагаемых соединений изучали на лабораторных крысах при введении в желудок. Доза 0,5 г/кг массы тела не вызывает гибели лабораторных животных (срок наблюдения 10 дней). Поэтому токсичность соединений Iа и Iб можно отнести к среднему классу опасности.

1. Производные пиридо[1,2-а]бензимидазола формулы I:

где R - алкил;
R¹ - алкил, арил;
R² - алкил,
обладающие антибактериальной активностью.

2. Способ синтеза соединения по п.1, отличающийся тем, что 1-R-2-хлорметилбензимидазолы вводят во взаимодействие с меркаптанами R¹-SH в щелочных условиях, полученные сульфиды окисляют перекисью водорода в 1R-2-(R¹-сульфонил)-метилбензимидазолы, которые реагируют с этоксиметилендиалкилмалонатом с образованием 5-R-4-(R¹-сульфонил)-метил-1-оксо-1,5-дигидропиридо[1,2-а]-бензимидозол-2-R²-карбоксилатов формулы I.