vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2020-10-4-573-580vuzbiochemi-472Research ArticleХИМИЧЕСКИЕ НАУКИCHEMICAL SCIENCESКислотно-основные свойства производных имидазо[2,1 - b]тиазолов и тиазоло[3,2- а бензимидазоловAcid-base properties of imidazo[2,1-b] tiazole and tiazolo[3,2- а] benzimidazole derivativesПлотниковаА. С.PlotnikovaA. S.

Плотникова Анастасия Сергеевна - магистрант

Anastasiya S. Plotnikova - Master Student.

nastyusha.plotnikova@inbox.ruНедвецкаяГ. Б.NedvetskayaG. B.

Недвецкая Галина Борисовна - кандидат химических наук, доцент.

Galina B. Nedvedskaya - Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor.

galinanedvetskaya@gmail.comАйзинаЮ. А.AizinaYu. A.

, Айзина Юлия Александровна - кандидат химических наук, доцент Иркутский ГТУ; научный сотрудник, Иркутский ИХ им. А.Е. Фаворского СО РАН.

 

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83; 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1

Yuliya A. Aizina - Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor, National Research Irkutsk State Technical University; Reseacher, A.E. Favorsky Irkutsk IC SB RAS.

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074; 1, Favorsky St., Irkutsk, 664033

СерыхВ. Ю.SerykhV. Yu.

Серых Валерий Юрьевич - кандидат химических наук, научный сотрудник.

Valery Yu. Serykh - Cand. Sci. (Chemistry), Reseacher.

1, Favorsky St., Irkutsk, 664033

serykhvu@irioch.irk.ruИркутский государственный университетРоссияIrkutsk State UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk State UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университет; Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского, СО РАНРоссияIrkutsk National Research Technical University; A.E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, SB RASRussian FederationИркутский институт химии им. А.Е. Фаворского, СО РАНРоссияA.E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, SB RASRussian Federation202007012021104573580Copyright © Плотникова А.С., Недвецкая Г.Б., Айзина Ю.А., Серых В.Ю., 20212021Плотникова А.С., Недвецкая Г.Б., Айзина Ю.А., Серых В.Ю.Plotnikova A.S., Nedvetskaya G.B., Aizina Y.A., Serykh V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/472

Азометиновая группа привлекает внимание ученых уже на протяжении 30 лет. Повышенный интерес обусловлен ее высокой электрофильностью, которая формируется под влиянием сильных электроакцепторных заместителей. Сочетание полигалогеналкильной группы и функциональных заместителей в непосредственной близости к азометиновой связи открывает широкий спектр возможных химических превращений, одним из которых является получение гетероциклических производных. Так как гетероциклические соединения интересны ученым с синтетической стороны, и существуют примеры их использования в медицине, то не менее актуальной задачей является изучение NH-кислотности этих соединений. На основании данных о кислотно-основных свойствах соединений можно предвидеть их некоторые физико-химические свойства, реакционную способность. Потенциометрическим методом определены константы диссоциации исследуемых веществ. В результате получены кривые титрования с разным количеством ступеней диссоциации (их количество определяется числом NH-групп) с четко выраженным скачком потенциала индикаторного электрода. Экспериментальное определение кислотно-основного поведения синтезированных сульфониламинозамещенных имидазо[2,1-Ь]тиазолов и тиазоло[3,2-а]бен-зимидазолов проводили в среде диметилсульфоксида. Из кривых титрования определены величины потенциалов полунейтрализации. Установлена взаимосвязь значений констант кислотности (pKA) с величинами потенциалов полунейтрализации. Зависимость рКА = f(E1/2) позволяет прогнозировать константы NH-кислотности в среде диметилсульфоксида для новых синтезированных соединений. Определены статистические границы расхождения результатов потенциометрического измерения. Проведена процедура проверки внутрилабораторной прецизионности. Установлено, что полученные значения констант диссоциации характеризуются высокой внутрилабора-торной прецизионностью. Коэффициенты вариации изменяются в пределах от 0,34 до 1,48%. С помощью компьютерной программы PASS осуществлен расчет потенциала биологической активности (Pa) исследуемых соединений. Зависимость между NH-кислотностью с биологическим потенциалом соединений неоднозначна.

For over 30 years, azomethine groups have been attracting significant research interest due to their high electrophilicity formed under the influence of strong electrophilic substituents. The combination of a polyhalidealkyl group and functional substitutes in close proximity to the azomethine bond reveals a wide range of possible chemical transformations, one of which is the production of heterocyclic derivatives. Since heterocyclic compounds are of interest in terms of their medical and synthetic prospects, research into the NH-acidity of these compounds is highly relevant. Information on the acid-base properties of such compounds is useful for predicting their reactivity and physical-chemical properties. The potentiometric titration method was used to determine the dissociation constants of the substances under study. As a result, titration curves with a different number of dissociation stages (their number was determined by the number of NH-groups) were obtained, which showed a clear jump in the potential of the indicating electrode. The experimental determination of the acid-base behaviour of the synthesized sulphonylamine-substituted imidazo[2,1-b]tiazoles and thiazolo[3,2-a]benzimidazoles was carried out in dimethylsulphoxide medium. The semi-neutralization potentials were determined using titration curves. A relationship between acidity constants (pKA) and semi-neutralization potentials was determined. The pKA =f (E1/2) dependence allows the constants of NH-acidity for newly synthesized compounds in dimethylsulphoxide medium to be predicted. The statistical range of the conducted potentiometric titration was determined. The obtained dissociation constants showed a high level of intermediate precision. The variation coefficients ranged from 0.34 to 1.48%. The PASS software was used to calculate the potential of biological activity (Pa) of the compounds under study. The relationship between NH-acidity and biological potential is still ambiguous.

аннелированные имидазолыNH-кислотностьконстанты диссоциациипотенциометрическое титрованиепотенциал полунейтрализациипрограмма PASSannulated imidazolesNH-aciditydissociation constantspotentiometric titrationsemineutralization potentialPASS softwareReferencesHanson S.M., Morlock E.V., Satyshur K.A., Czajkowski C. Structural requirements for eszopi-clone and zolpidem binding to the Y—aminobutyric acid type-A (GABAA) receptor are different // Journal of Medicinal Chemistry. 2008. Vol. 51. Issue 22. P. 7243-7252. https://doi.org/10.1021/jm800889mHanson SM, Morlock EV, Satyshur KA, Czajkowski C. Structural requirements for eszopiclone and zolpidem binding to the Y-aminobutyric acid type-A (GABAa) receptor are different. Journal of Medicinal Chemistry. 2008;51(22):7243-7252. https://doi.org/10.1021/jm800889mChen Y., Lan Y., Cao X., Xu X., Zhang J., Yu M., et al. Sinthesis and evaluation of amide, sulfonamide and urea - benzisoxazole derivatives as potential atypical antipsychotics // Medicinal Chemistry Communication. 2015. Vol. 6. Issue 5. P. 831-838. https://doi.org/10.1039/C4MD00578CChen Y, Lan Y, Cao X, Xu X, Zhang J, Yu M, et al. Sinthesis and evaluation of amide, sulfonamide and urea - benzisoxazole derivatives as potential atypical antipsychotics. Medicinal Chemistry Communication. 2015;6(5):831-838. https://doi.org/10.1039/C4MD00578CMargiotta N., Ostuni R., Ranaldo R., Denora N., Laquintana V., Trapani G., et al. Synthesis and characterization of a platinum(II) complex tethered to a ligand of the peripheral benzodiazepine receptor // Journal of Medicinal Chemistry. 2007. Vol. 50. Issue 5. P. 1019-1027. https://doi.org/10.1021/jm0612160Margiotta N, Ostuni R, Ranaldo R, Denora N, Laquintana V, Trapani G, et al. Synthesis and characterization of a platinum(II) complex tethered to a ligand of the peripheral benzodiazepine receptor. Journal of Medicinal Chemistry. 2007;50(5):1019-1027. https://doi.org/10.1021/jm0612160Bechmann N., Kniess T., Koeckerling M., Pi-gorsch A., Steinbach J., Pietzsch J. Novel (pyrazo-lyi)benzenesulfonamides with a nitric oxidereleasing moiety as selective cyclooxygenase - 2 inhibitors // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2015. Vol. 25. Issue 16. P. 3295-3300. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2015.05.059Bechmann N, Kniess T, Koeckerling M, Pi-gorsch A, Steinbach J, Pietzsch J. Novel (pyra-zolyi)benzenesulfonamides with a nitric oxidereleasing moiety as selective cyclooxygenase - 2 inhibitors. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2015;25(16):3295-3300. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2015.05.059Aginagalde M., Vara Y., Arrieta A., Zangi R., Cebolla V.L., Delgado-Camon A., et al. Tandem [8+2]-cycloaddition-[2+6+2] dehydrogenation reactions involving imidazo[1,2-a]pyridines and imid-azo[1,2-a]pyrimidines // The Journal of Organic Chemistry. 2010. Vol. 75. Issue 9. P. 2776-2784. https://doi.org/10.1021/jo9022815Aginagalde M, Vara Y, Arrieta A, Zangi R, Cebol-la VL, Delgado-Camon A, et al. Tandem [8+2]-cyc-loaddition-[2+6+2] dehydrogenation reactions in-volving imidazo[1,2-a]pyridines and imidazo[1,2-a]pyrimidines. The Journal of Organic Chemistry. 2010;75(9):2776-2784. https://doi.org/10.1021/jo9022815Hoffmann M., Plutecka A., Rychlewska U., Kucybala Z., Paczkowski J., Pyszka I. New type of bonding formed from an overlap between n aromatic and n* CO molecular orbitals stabilizes the coexistence in one molecule of the ionic and neutral meso-ionic forms of imidazopyridine // The Journal of Physical Chemistry A. 2005. Vol. 109. Issue 20. P. 4568-4574. https://doi.org/10.1021/jp0447892Hoffmann M, Plutecka A, Rychlewska U, Kucybala Z, Paczkowski J, Pyszka I. New type of bonding formed from an overlap between n aromatic and n* CO molecular orbitals stabilizes the coexistence in one molecule of the ionic and neutral meso-ionic forms of imidazopyridine. The Journal of Physical Chemistry A. 2005;109(20):4568-4574. https://doi.org/10.1021/jp0447892Айзина Ю.А., Никитин А.Я., Левковская Г.Г. Расчетная методом PASS и экспериментальная оценка биологической активности сульфонамидо-полихлор-этилированных аренов и гетаренов. // Вестник ИрГТУ, 2014. N 12 (95), С. 188-191.Aizina YuA, Nikitin AYa, Levkovskaya GG. PASS method calculated and experimental assessment of biological activity of sulfonamide polychlorinated ethylated arenes and hetarenes. Vestnik Ir-kutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universi-teta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2014;12:188-191. (In Russian)Firke S.D., Bari S.B. Synthesis, biological evaluation and docking study of maleinide derivatives bearing benzenesulfonamide as selective COX- 2 inhibitors and anti - inflammatory agents // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2015. Vol. 23. Issue 17. P. 5273-5281. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2015.07.070Firke SD, Bari SB. Synthesis, biological evaluation and docking study of maleinide derivatives bearing benzenesulfonamide as selective COX- 2 inhibitors and anti - inflammatory agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2015;23(17):5273-5281. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2015.07.070Aizina Yu.A., Rozentsveig I.B., Levkovskaya G.G., Mirskova A.N. Synthesis and properties of n-(2,2,2-trichloroethyl)-2- thiophenesulfonamides // Russian Journal of Organic Chemistry. 2003. Vol. 39. Issue 9. P. 1334-1337. https://doi.org/10.1023/B:RUJO.0000010224.50448.f5Aizina YuA, Rozentsveig IB, Levkovskaya GG, Mirskova AN. Synthesis and properties of n-(2,2,2-trichloroethyl)-2-thiophenesulfonamides. Russian Journal of Organic Chemistry. 2003;39(9):1334-1337. https://doi.org/10.1023/B:RUJO.0000010224.50448.f5Rozentsveig I.B., Serykh V.Y., Chernysheva G.N., Chernyshev K.A., Kondrashov E.V., Tretyakov E.V., et al. One-pot synthesis of N-(imi-dazo[1,2-a]pyridin-3-yl)- and N-(imidazo[2,1-b][1,3] thiazol-5-yl)sulfonamides // European Journal of Organic Chemistry. 2013. Issue 2. P. 368-375. https://doi.org/10.1002/ejoc.201201006Rozentsveig IB, Serykh VY, Chernysheva GN, Chernyshev KA, Kondrashov EV, Tretyakov EV, et al. One-pot synthesis of N-(imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-and N-(imidazo[2,1-b][1,3]thiazol-5-yl)sulfonamides. European Journal of Organic Chemistry. 2013;2:368-375. https://doi.org/10.1002/ejoc.201201006Serykh V.Y., Kaliev A.R., Ushakov I.A., Borodina T.N., Smirnov V.I., Rozentsveig I.B. Regioselective reaction of imidazole-2-thiols with N-sulfo-nylphenyl-dichloroacetaldimines: en route to novel sulfonylaminosubstituted imidazo[2,1-b]thiazoles and thiazolo[3,2-a]benzimidazoles // Arkivoc. 2018. Part 3. P. 62-75. https://doi.org/10.24820/ark.5550190.p010.357Serykh VY, Kaliev AR, Ushakov IA, Borodina TN, Smirnov VI, Rozentsveig IB. Regioselective reaction of imidazole-2-thiols with N-sulfonylphenyldi-chloroacetaldimines: en route to novel sulfonylaminosubstituted imidazo[2,1-b]thiazoles and thiazolo[3,2-a]benzimidazoles. Arkivoc. 2018(3):62-75. https://doi.org/10.24820/ark.5550190.p010.357Chen Y. Recent functionalizations of primary sulfonamides // Synthesis. 2016. Vol. 48. Issue 16. P. 2483-2522. https://doi.org/10.1055/s-0035-1562503Chen Y. Recent functionalizations of primary sulfonamides. Synthesis. 2016;48(16):2483-2522. https://doi.org/10.1055/s-0035-1562503Aizina Yu.A., Levkovskaya G.G., Ro zentsveig I.B. New synthetic approach to phenylmethanesulfonamide derivatives on the basis of phenyl-n-(2,2,2-trichloroethylidene)-methanesulfonami-de // Russian Journal of Organic Chemistry. 2012. Vol. 48. Issue 4. P. 477-480. https://doi.org/10.1134/S107042801204001XAizina YuA, Levkovskaya GG, Rozentsveig IB. New synthetic approach to phenylmethanesulfonamide derivatives on the basis of phenyl-n-(2,2,2-tri-chloroethylidene)-methanesulfonamide. Russian Journal of Organic Chemistry. 2012;48(4):477-480. https://doi.org/10.1134/S107042801204001XAizina Yu.A., Rozentsveig I.B., Levkovskaya G.G. A novel synthesis of chloroacetamide derivatives via C-amidoalkylation of aromatics by 2-chloro-N-(2,2,2-trichloro-1-hydroxyethyl)acetamide // Arki-voc. 2011. Issue 8. P. 192-199. https://doi.org/10.3998/ark.5550190.0012.815Aizina YuA, Rozentsveig IB, Levkovskaya GG. A novel synthesis of chloroacetamide derivatives via C-amidoalkylation of aromatics by 2-chloro-N-(2,2,2-trichloro-1-hydroxyethyl)acetamide. Arki-voc. 2011;8:192-199. https://doi.org/10.3998/ark.5550190.0012.815Клоос О.В., Недвецкая Г.Б., Айзина Ю.А., Розейнцвейг И.Б. Сульфонамиды и их кислотные свойства в диметилсульфоксиде // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. Т. 6. N 2 (17) С. 23-29. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2016-6-2-23-29Kloos OV, Nedvedskaya GB, Aizina YuA, Rozentsveig IB. Sulfonamides and their acidic properties in dimethylsulfoxide. Izvestiya Vuzov. Pri-kladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2016;6(2):23-29. (in Russian) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2016-6-2-23-29Крешков А.П., Алдарова Н.Ш., Танганов Б.Б. Химико-аналитическое поведение серосодержащих алифатических дикарбоновых кислот в среде неводных растворителей // Журнал аналитической химии. 1970. Т. 25. N 2. С. 362368.Kreshkov AP, Aldarova NSh, Tanganov BB. Chemico-analytical behavior of sulphur-containing aliphatic dicarboxylic acids in a medium of nonaqueous solvents. Zhurnal analiticheskoi khimii = Journal of Analytical Chemistry. 1970;25(2:362-368. (In Russian)Фиалков Ю.Я. Не только в воде. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1989. 88 с.Fialkov YuYa. Not only in the water. Leningrad: Chemistry; 1989. 88 p. (In Russian)Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., Петров В.И. Рецепторы физиологически активных веществ; 2-е изд., перераб. и доп. Волгоград: Семь ветров, 1999. 640 с.Sergeev PV, Shimanovskii NL, Petrov VI. Receptors of physiologically active substances. Volgograd: Sem' vetrov; 1999. 640 p. (In Russian)Айзина Ю.А. Использование современных информационных технологий для выявления биологической активности органических соединений. // Вестник ИрГТУ, 2012. N 4 (63). С. 145-149.Aizina YuA. Use of modern information technologies for revealing biological potency of organic compounds. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2012; 4:145-149. (In Russian)Айзина Ю.А. Синтетический поиск потенциально биологически активных продуктов из 2-ме-тилбензолсульфонамида // Вестник ИрГТУ, 2013. N 8 (79), С. 138-143.Aizina YuA. Synthetic search for potentially bioactive products from 2-methyl-benzenesulfo-namide. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2013;8:138-143. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.