PL 213535 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 213535 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 386930 (51) Int.Cl. C07D 239/56 (2006.01) A61P 1/04 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 29.12.2008 (54) Nowe S-podstawione kwasy 2-tioorotowe oraz sposób ich otrzymywania (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET IM. ADAMA MICKIEWICZA, Poznań, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.07.2010 BUP 14/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.03.2013 WUP 03/13 (72) Twórca(y) wynalazku: GRAŻYNA BARTKOWIAK, Poznań, PL ELŻBIETA WYRZYKIEWICZ, Poznań, PL GRZEGORZ SCHROEDER, Kostrzyń Welkopolski, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Wojciech Lisiecki
2 PL 213 535 B1 Opis wynalazku Wynalazek dotyczy nowych związków znajdujących zastosowanie w syntezie pochodnych kwasu 2-tiorotowego. Kwas 2-tioorotowy znajduje zastosowanie jako potencjalny antymetabolit kwasu orotowego. W literaturze (M. A. Lea, A. Luke, A. Assad, M. Patel, P. A. Reddy; International Journal of Biochemistry 24 (9), 1453-1459 (1992)) opisano działanie kwasu 2-tioorotowcgo jako inhibitora metabolizmu nukleotydów i syntezy kwasów nukleinowych w komórkach nowotworowych wątroby, który wywołuje hamowanie rozwoju tych komórek, a więc może być stosowany w terapii raka wątroby. Zastosowanie kwasu 2-tiorotowcgo jako farmaceutyku jest znacznie ograniczone wskutek jego bardzo słabej rozpuszczalności zarówno w wodzie, jaki i w rozpuszczalnikach organicznych oraz tłuszczach. Wprowadzenie do cząsteczki tego związku podstawnika przy atomie siarki na ogół poprawia jego rozpuszczalność w wielu rozpuszczalnikach organicznych, m. in. w alkoholu etylowym oraz zwiększa znacznie lipofilowość cząsteczki, a wiec jej powinowactwo do tłuszczów, a tym samym zdolność do przenikania do wnętrza komórki w organizmie żywym. Mimo istniejących praktycznych zastosowań zarówno kwasu 2-tioorotowego, jak i jego pochodnych, znanych jest niewiele takich pochodnych ze względu na małą reaktywność kwasu 2-tioorotowego w temperaturze pokojowej, jak i jego wrażliwość na dekompozycję, w temperaturach podwyższonych w środowisku reakcji, m. in. odtiolowanie. Celem wynalazku były związki, które łatwo będą ulegać reakcjom prowadzącym do otrzymania pochodnych kwasu 2-tioorotowego, podstawionych przy atomie siarki. Przedmiotem wynalazku są nowe, S-podstawione kwasy 2-tioorotowe o wzorze ogólnym 1: w którym R oznacza podstawnik ω-bromoalkilowy o łańcuchu prostym zawierającym od 2 do 10 grup CH 2. W drugim aspekcie wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania S-podstawionych kwasów 2-tioorotowych o wzorze ogólnym 1, w którym R posiada wyżej podane znaczenie. Sposób według wynalazku polega na reakcji kwasu 2-tioorotowego o wzorze 2: z α,ω-dibromoalkanami o wzorze ogólnym 3: w którym n przybiera wartości od 2 do 10 w roztworze polarnego rozpuszczalnika organicznego w obecności środka alkalizującego użytego w ilości odpowiadającej dwukrotnemu nadmiarowi w stosunku do kwasu 2-tioorotowego.
PL 213 535 B1 3 Niedomiar środka alkalizującego może być również użyty ale wpływa niekorzystnie na wydajność, gdyż cześć kwasu 2-tioorotowego nie rozpuści się w środowisku reakcji. Nadmiar środka alkalizującego skutkuje wytrącaniem soli kwasu 2-tiorotowego, co również obniża wydajność reakcji. Ze względu na stabilność kwasu 2-tiorotowcgo korzystne jest prowadzenie reakcji w temperaturze pokojowej. Reakcję prowadzi się w obecności środków alkalizujących wybranych z grupy: NaOH, KOH, węglany sodu, potasu lub wapnia, woda amoniakalna, korzystne jest stosowanie wodorotlenku sodowego. Jako rozpuszczalniki stosuje się rozpuszczalniki wybrane z grupy: niższe alkohole alifatyczne, alkohole wielowodorotlenowe zawierające od 2 do 3 atomów węgla, alkohol benzylowy, acetonitryl, DMSO, DMF. Szczególnie korzystne jest stosowanie metanolu. W celu uzyskania dobrej wydajności korzystne jest stosowanie nadmiaru dibromoalkanu, przy czym stosunek kwasu do alkanu powinien wynosić od 1:1,5 do 1:5. Po zakończeniu reakcji oddziela się osad soli kwasu 2-tioorotowcgo a następnie zatęża się mieszaninę reakcyjną pod zmniejszonym ciśnieniem przy łagodnym ogrzewaniu (35-40 C). Następnie, poprzez zakwaszenie ochłodzonej mieszaniny wytrąca się surowy produkt. Ze względu na niestabilność produktu w środowisku silnie alkalicznym wskazane jest aby podczas zatężania roztworu ph nie przekroczyło wartości 10. Związki, będące przedmiotem wynalazku, są nowymi, łatwymi do otrzymania pochodnymi kwasu 2-tioorotowego, które mogą służyć do dalszych modyfikacji (np. umożliwić użycie grupy alkilotioorotowej jako podstawnika dla innych cząsteczek organicznych), jak i jako substancje biologicznie czynne - inhibitory enzymów i substancje mukoprotekcyjne. Związki według wynalazku charakteryzują się dużą reaktywnością w wielu reakcjach podstawienia dzięki obecność atomu bromu na końcu łańcucha alkilowego, który ulega wymianie na inną grupę funkcyjną, dzięki czemu mogą służyć do łatwego otrzymywania nowych pochodnych kwasu 2-tiorotowego. W szczególności mogą one znaleźć zastosowanie do otrzymywania szerokiej gamy pochodnych kwasu 2-tioorotowego, które nic były dotychczas syntetyzowane, tj. odpowiednich alkoholi, eterów, tioli, sulfidów, tiocyjanianów, azydków, itd. oraz użycia tychże do dalszych reakcji zgodnie z reaktywnością wprowadzonych grup funkcyjnych Kwasy 2-bromoalkilotioorotowe będące przedmiotem wynalazku mogą znaleźć zastosowanie jako środki charakteryzujące się aktywnością biologiczną. Aktywność powyższych związków oceniono metodą in silico [Stepanchikova A. V., Lagunin A. A., Fîlimonov D. A., Poroikov V. V.; Prediction of biological activity spectra for substances: Evaluation of diverse sets of drug-like structures; Curr. Med. Chem. 2003, vol. 10, 225-233], na podstawie której stwierdzono, że związki według wynalazku mogą wykazywać działanie farmakologiczne. Wyniki analizy in silico, tj. przykłady prognozowanego działania zestawiono w poniższej tabeli 1. Wartość Pa > 0,7 wskazuje na bardzo dużą możliwość wystąpienia danej aktywności, a Pa > 0,5 na możliwość wystąpienia danego działania (Pa - prawdopodobieństwo aktywności). T a b e l a 1 Możliwość wystąpienia aktywności biologicznej (Pa) Rodzaj aktywności biologicznej I Związek Ochronna na błony śluzowe (mukoprotekcyjna) 0,510 0,578 Przeciwwrzodowa 0.510 0,578 Inhibitująca aminopeptydazę proliny 0,953 0,928 Inhibitująca fosfotransferazę fosfoenolo-pirogroniano proteinową 0,939 0,910 Inhibitująca aldolazę treoniny 0,906 0,859 Inhibitująca syntazę (-)-(4S)-limonenu 0,906 0,876 Inhibitująca dehydrogenazę (R,R)-butanodiolu 0,877 0,826 Inhibitująca pitrylizynę 0,808 0,736 II-VII
4 PL 213 535 B1 Powyżej podane wartości Pa wskazują, że związki te mogą, z dużym prawdopodobieństwem, być inhibitorami wiciu enzymów, a więc wpływać na różne procesy metaboliczne w organizmie, a także działać przeciwwrzodowo i ochronnie na błony śluzowe. Wynalazek ilustrują poniższe przykłady, które nie wyczerpują wszystkich możliwych przypadków stosowania sposobu syntezy według wynalazku. Otrzymane związki zostały scharakteryzowane wartością stałej chromatograficznej R f (TLC, DC-Alufolien Kieselgel 60 F254, Merck 1.05554; faza ruchoma butanol-kwas octowy-woda 5:2:3), analizą elementarną (Elementar Americas Elementar Analyser Vario III EL) i parametrami spektroskopowymi UV/Vis (spektrofotometr Specord UV/Vis), IR (pomiar w pastylce KBr, aparat Pcrkin-Elmer M 180), 1 H NMR (aparat Varian Gemini VT 300) oraz MS (aparat AMD Intectra Mass AMD 402). P r z y k ł a d 1 W kolbie kulistej o pojemności 100 ml umieszczono 0,344 g kwasu 2-tioorotowego (2 mmol) i dodano się porcjami 0,1M roztwór metanolowy wodorotlenku sodu (40 ml) z jednoczesnym mieszaniem do czasu, aż cała ilość kwasu 2-tioorotowego uległa rozpuszczeniu. Do uzyskanego klarownego roztworu wkroplono 1,88 g (10 mmol) 1,2-dibromoetanu i mieszanie kontynuowano w temperaturze pokojowej przez 2 dni. W trakcie reakcji wytrąca się z roztworu sól sodowa kwasu 2-tioorotowego. Reakcję kontroluje się za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (TLC). Po zakończeniu reakcji odsącza się wytrącony 2-tioorotan sodu, a przesącz zatęża na wyparce obrotowej przy temperaturze łaźni wodnej 35-40 C do połowy pierwotnej objętości. Zatężoną mieszaninę reakcyjną zakwasza się po ostudzeniu za pomocą 1M kwasu solnego do wartości ph około 1. Wytrącony osad odsącza się, przemywa dwukrotnie eterem dietylowym i suszy na powietrzu. Krystalizacja uzyskanego osadu z metanolu prowadzi do uzyskania bezbarwnego produktu, kwasu 2-bromoetylotioorotowego o t. t. = 209-214 C z wydajnością 45%; R f = 0,60 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3); MS: M + m/z 278/280; 1 H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,39 (s, 1H, C 5 -H); 4,71 (t, 2H, Br-CH 2 ); 3,51 (t, 211, CH 2 -S); IR (KBr, v, cm -1 ): 1680 (C = O kwas), 1650 (C = O keton), 1550 (C 5 = C 6 ); UV/Vis (CH 3 OH): λ max 234,8, lg ε 4,22. obliczono %: C 30,12, H 2,53, N 10,04; uzyskano %: C 30,83, H 2,69, N 10,28. P r z y k ł a d 2 Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoctanu 0,642 g (4 mmol) 1,5- -dibromopentanu. Reakcję prowadzono przez 7 dni. Po obróbce mieszaniny reakcyjnej jak w przykładzie 1, uzyskano kwas 2-bromopentylotioorotowy z wydajnością 25% wydajności teoretycznej. R f = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3); MS: M + m/z 320/322; 1 H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,33 (s, 1H, C 5 -H); 3,52 (t, 2H, Br-CH 2 ); 3,18 (t, 2H, CH 2 -S); IR (KBr, v, cm 1 ): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C 5 = C 6 ); UV/Vis (CH 3 OH): λ max 236,0, lg ε 4,14. obliczono %: C 37,69, H 4,22, N 8,38; uzyskano %: C 37,39, H 4,08, N 8,72. P r z y k ł a d 3 Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoctanu 0,67g (4 mmol) 1,6-dibromoheksanu. Reakcję prowadzono przez 14 dni. Uzyskano kwas 2-bromoheksylotioorotowy z wydajnością 37% wydajności teoretycznej. R f = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3); MS: M + m/z 334/336; 1 H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,61 (s, 1H, C 5 -H); 3,52 (t, 2H, Br-CH 2 ); 3,18 (t, 2H, CH 2 -S); IR (KBr, v, cm 1 ): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C 5 = C 6 ); UV/Vis (CH 3 OH): λ max 236,2, lg ε 4,13. obliczono (x 1/2 H 2 O) %: C 38,77, H, N 8,39; uzyskano %: C 38,35, H 4,54, N 8,13.
PL 213 535 B1 5 P r z y k ł a d 4 Postępowano jak w przykładzie 1, stosując w miejsce 1,2-dibromoetanu 0,699 g (4 mmol) 1,7- -dibromoheptanu. Reakcję prowadzono przez 8 dni. Uzyskano kwas 2-bromoheptylotioorotowy z wydajnością 30% wydajności teoretycznej. R f = 0,66 (butanol-kwas octowy-woda 5:2:3); MS: M + m/z 348/350; 1 H NMR (δ, ppm): ~13 (COOH); 6,61 (s, 1H, C 5 -H); 3,52 (t, 2H, Br-CH 2 ); 3,18 (t, 2H, CH 2 -S); IR (KBr, v, cm 1 ): 1690 (C = O kwas), 1640 (C = O keton), 1575 (C 5 = C 6 ); UV/Vis (CH 3 OH): λ max 236,2, lg ε 4,12. obliczono (x H 2 O) %: C 38,91, H 4,81, N 7,39; uzyskano %: C 39,21, H 5,17, N 7,63. Zastrzeżenia patentowe 1. Nowe, S-podstawione kwasy 2-tioorotowe o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza podstawnik ω-bromoalkilowy, zawierający w łańcuchu prostym od 2 do 10 grup metylenowych: 2. Sposób otrzymywania nowych S-podstawionych kwasów 2-tioorotowych o wzorze ogólnym 1: w którym R oznacza grupę ω-bromoalkilową, zawierający w łańcuchu prostym od 2 do 10 grup metylenowych, znamienny tym, że polega na reakcji kwasu 2-tioorotowcgo o wzorze 2: z odpowiednim α,ω-dibromoalkanem o wzorze ogólnym 3: gdzie n = 2-10, w polarnym rozpuszczalniku organicznym, w obecności środka alkalizującego użytego w ilości umożliwiającej całkowite rozpuszczenie kwasu 2-tioorotowego.
6 PL 213 535 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)