СИНТЕЗ 3,5-ДИЗАМЕЩЕННЫХ-1,2,4-ОКСАДИАЗОЛОВ  С СУЛЬФОНАМИДНЫМ ФРАГМЕНТОМ В СУПЕРОСНОВНОЙ СИСТЕМЕ t-BuONa/ДМАА

J.A. Efimova; A.A. Shetnev; O.A. Gasilina; M.V. Tarasenko; M.K. Korsakov

doi:10.6060/rcj.2022662.7

J.A. Efimova Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина
A.A. Shetnev Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского
O.A. Gasilina Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина
M.V. Tarasenko Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского
M.K. Korsakov Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2022662.7

Ключевые слова: гетероциклы, 1,2,4-оксадиазолы, сульфонамиды, амидоксимы, эфиры карбоновых кислот, основный катализ

Аннотация

Предложен усовершенствованный метод синтеза 3,5-дизамещенных-1,2,4-оксадиазолов с сульфонамидным фрагментом. Разработанный нами ранее метод для синтеза целевых 1,2,4- оксадиазолов, который предполагает реакцию в суперосновной среде NaOH / ДМСО, имеет ряд ограничений. Усовершенствованная методика синтеза включает взаимодействие амидоксимов с эфирами карбоновых кислот в среде t-BuONa/ДМАА при комнатной температуре в течение 8-18 ч. Достоинствами данного метода является возможность проведения реакции в более широком температурном диапазоне (за счет замены растворителя с ДМСО на ДМАА), а также отсутствие протекания побочных процессов гидролиза для чувствительных к нему субстратов. Возможности метода продемонстрированы на примере синтеза 9 новых 1,2,4-оксадиазолов, содержащих разнообразные заместители в 3 положении (R = 2-ClPh, 3-C₂H₅C(O)NH-Ph, iPr, Ph, тиофен, 4-Me-тиофен, 4-OMe-Ph, Py, 2-толил) и в 5 положении гетероциклического кольца (R = 4-SO₂NH₂-Ph, 2-OMe-4-SO₂NH₂-фенил). Синтезированная с хорошими и приемлемыми выходами (35-89%) серия 3,5-дизамещенных-1,2,4-оксадиазолов представляет интерес для медицинской химии в качестве потенциальных лекарственных средств для лечения нейродегенеративных заболеваний (таких как синдром Паркинсона и болезнь Альцгеймера) за счет ингибирования фермента моноаминооксидазы-Б. Также полученные соединения могут быть полезны в качестве противоглаукомных и противораковых агентов за счет ингибирования фермента карбоангидразы I, II, IX, XII изоформ. Структура и чистота новых гетероциклических производных подтверждена методами ¹Н и ¹³С ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии. Планируется исследование биологических свойств синтезированных соединений на клеточной и животной модели глаукомы.

Для цитирования:

Ефимова Ю.А., Шетнев А.А., Гасилина О.А., Тарасенко М.В., Корсаков М.К. Синтез 3,5-дизамещенных-1,2,4-оксадиазолов с сульфонамидным фрагментом в суперосновной системе t-BuONa/ДМАА. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2022. Т. LXVI. № 2. С. 39-45. DOI: 10.6060/rcj.2022662.7.

Литература

Gudipati R., Anreddy R. N. R., Manda S. Synthesis, character-ization and anticancer activity of certain 3-{4-(5-mercapto-1,3,4-oxadiazole-2-yl)phenylimino}indolin-2-one derivatives. Saudi Pharmaceutical Journal. 2011. V. 19. N 3. P. 153–158. DOI: 10.1016/j.jsps.2011.03.002.

Gan X., Hu D., Chen Z., Wang Y., Song B. Synthesis and antiviral evaluation of novel 1,3,4-oxadiazole/thiadiazole-chalcone conjugates. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017. V. 27. N 18. P. 4298–4301. DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.08.038.

Rane R.A., Gutte S.D., Sahu N.U. Synthesis and evaluation of novel 1,3,4-oxadiazole derivatives of marine bromopyrrole alkaloids as antimicrobial agent. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2012. V. 22. N 20. P. 6429–6432. DOI: 10.1016/j.bmcl.2012.08.061.

Rajak H., Agarawal A., Parmar P., Thakur B.S., Veerasamy R., Sharma P. C., Kharya M.D. 2,5-Disubstituted-1,3,4-oxadiazoles/thiadiazole as surface recognition moiety: Design and synthesis of novel hydroxamic acid based histone deacetylase inhibitors. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011. V. 21. N 19. P. 5735–5738. DOI: 10.1016/j.bmcl.2011.08.022.

Vaidya A., Jain S., Jain P. Synthesis and Biological Activities of Oxadiazole Derivatives: A Review. Mini Rev. Med. Chem. 2016. V. 16. N 10. P. 825–845. DOI: 10.2174/1389557516666160211120835.

Krasavin M., Shetnev A., Sharonova T., Baykov S., Kalinin S., Nocentini A., Sharoyko V., Poli G., Tuccinardi T., Presnukhina S., Tennikova T.B., Supuran C. T. Continued exploration of 1,2,4-oxadiazole periphery for carbonic anhydrase-targeting primary arene sulfonamides: Discovery of subnanomolar inhibitors of membrane-bound hCA IX isoform that selectively kill cancer cells in hypoxic environment. Eur. J. Med. Chem. 2019. V. 164. P. 92–105. DOI: 10.1016/j.ejmech.2018.12.049.

Shetnev A., Shlenev R., Efimova J., Ivanovskii S., Tarasov A., Petzer A., Petzer J.P. 1,3,4-Oxadiazol-2-ylbenzenesulfonamides as privileged structures for the inhibition of monoamine oxidase B. Bioorganic Med. Chem. Lett. 2019. V. 29. N 21. P. 126677. DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126677.

Amarasinghe Kande K. D., Matthew M.B., Srivastava A., Gray J.L. One-pot synthesis of 1,2,4-oxadiazoles from carboxylic acid esters and amidoximes using potassium carbonate. Tetrahedron Lett. 2006, V. 47. N 22. P. 3629–3631. DOI: 10.1016/j.tetlet.2006.03.155.

Augustine J.K., V., Hegde S.G., Alagarsamy P. An Efficient Catalyst for the Synthesis of 1,2,4-Oxadiazoles from Amidoximes and Organic Nitriles. J. Org. Chem. 2009. V. 74. N 15. P. 5640–5643. DOI: 10.1021/jo900818h.

Deegan T.L., Nitz T.J., Cebzanov D., Pufko D.E., Porco Jr J.A. Parallel synthesis of 1,2,4-oxadiazoles using CDI activation. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999. V. 9. N 2. P. 209–212. DOI: 10.1016/s0960-894x(98)00712-4.

Howe R.K., Schleppnik F.M. Nitrile oxide cycloaddition routes to 2-(isoxazolyl)-benzoates and 2-(1,2,4-oxadiazol-3-yl)benzoates. J. Heterocyclic Chem. 1982. V. 19. N 4. P. 721–726. DOI: 10.1002/jhet.5570190404.

Nishiwaki N., Kobiro K., Hirao S., Sawayama J., Saigo K., Ise Y., Okajima Y., Ariga M. Inverse electrondemand 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxide with common nitriles leading to 3-functionalized 1,2,4-oxadiazoles. Org. Biomol. Chem. 2011. V.9. N 19. 6750–6754. DOI: 10.1039/C1OB05682D.

Baykov S., Sharonova T., Shetnev A., Rozhkov S., Kalinin S., & Smirnov A. V. The first one-pot ambient-temperature synthesis of 1,2,4-oxadiazoles from amidoximes and carboxylic acid esters. 2017. Tetrahedron. V. 73. N 7. P. 945–951. DOI: 10.1016/j.tet.2017.01.007.

Srivastava R.M., Pereira M.C., Faustino W.W.M., Coutinho K., dos Anjos J.V., de Melo S.J. Synthesis, mechanism of formation, and molecular orbital calculations of arylamidoximes. Monatsh. Chem. 2009. V. 140. N 11. P. 1319–1324. DOI: 10.1007/s00706-009-0186-7.

Koch U., Attenni B., Malancona S., Colarusso S., Conte I., Di Filippo M., Harper S., Pacini B., Giomini C., Thomas S., Incitti I., Tomei L., De Francesco R., Altamura S., Matassa V., Narjes F. 2-(2-Thienyl)-5,6-dihydroxy-4-carboxypyrimidines as inhibitors of the hepatitis C virus NS5B polymerase: discovery, SAR, modeling, and mutagenesis. J. Med. Chem. 2006. V. 49. N 5. P. 1693-1705. DOI: 10.1021/jm051064t.

Yang Chu-Ting, Han J., Liu J., Gu M., Li Yi, Wen J., Yu Hai-Zhu, 144 Hu S., Wang X. «One-pot» synthesis of amidoxime via Pd-catalyzed cyanation and amidoximation. Org. Biomol. Chem. 2015. V. 13. N 9. P. 2541 – 2545. DOI: 10.1039/C4OB02456G.

Wang Z., Zhang H., Jabeen F., Gopinathan‐Pillai G., Arami J.A., Killian B.J., Stiegler K.D., Yudewitz D.S., Thiemann P.L., Turk J.D., Zhou W., Steel P.J., Hall C.D., Katritzky A.R. Synthesis and Properties of Energetic 1,2,4‐Oxadiazoles. Eur. J. Org. Chem. 2015. V. 2015. N 34. P. 7468 – 7474. 106. DOI: 10.1002/ejoc.201501056.

Lin C.C., Hsieh T.-H., Liao P.-Y., Liao Z.-Y., Chang C.-W., Shih Y.-C., Yeh W.-H., Chien, T.-C. Practical Synthesis of N-Substituted Cyanamides via Tiemann Rearrangement of Amidoximes. Org. Lett. 2014. V. 16. N 3. P. 892–895. DOI: 10.1021/ol403645y.

Baykov S., Sharonova T., Osipyan A., Rozhkov S., Shetnev A., Smirnov A. A Convenient and Mild Method for 1,2,4-Oxadiazole Preparation: Cyclodehydration of O-Acylamidoximes in the Superbase System MOH/DMSO. Tet-rahedron Lett. 2016. V. 57. N 26. P. 2898–2900. DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.05.071.

Baykov S., Sharonova T., Shetnev A., Rozhkov S., Kalinin S., Smirnov A.V. The first onepot ambient-temperature synthesis of 1,2,4-oxadiazoles from amidoximes and carboxylic acid es-ters. Tetrahedron. 2017. V. 73. N 7. P. 945–951. DOI: 10.1016/j.tet.2017.01.007.

Tarasenko M., Duderin N., Sharonova T., Baykov S., Shetnev A., Smirnov A. Room temperature synthesis of pharmaceutically important carboxylic acids bearing the 1,2,4-oxadiazole moiety. Tetrahedron Lett. 2017. V. 58. N 37. P. 3672–3677. DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.08.020.

Sharonova T., Pankrat’eva V., Savko P., Baykov S., Shetnev A. Facile Room-Temperature Assembly of the 1,2,4-Oxadiazole Core from Readily Available Amidoximes and Carboxylic Acids. Tetrahedron Lett. 2018. V. 59. N 29. P. 2824–2827. DOI: 10.1016/j.tetlet.2018.06.019.

Poroikov V.V., Filimonov D.A., Gloriozova T.A., Lagunin A.A., Druzhilovskiy D.S., Rudik A.V., Stolbov L.A., Dmitriev A.V., Tarasova O.A., Ivanov S.M., Pogodina P.V. Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2019. V. 68. P. 2143–2154. DOI: 10.1007/s11172-019-2683-0.