DOI: https://doi.org/10.14739/2409-2932.2020.2.207211

Біологічно орієнтований синтез ліків (BIODS) на основі гетерилпохідних 2,5-дизаміщених 1,3,4-оксадіазолів (Частина 1)

Yu. V. Karpenko, O. I. Panasenko, Ye. H. Knysh

Анотація


На сучасному етапі розвитку медичної хімії відомо багато основних синтетичних підходів до синтезу 1,3,4-оксадіазольних структур, що зосереджені здебільшого на принципах комбінаторної хімії з широким спектром біологічної активності.

Мета роботи – пошук, систематизація та узагальнення відомостей фахової літератури щодо методів біологічно орієнтованого синтезу ліків (BIODS) на основі гетерилпохідних 2,5-дизаміщених 1,3,4-оксадіазолів.

Гетероциклічні системи, що містять 1,3,4-оксадіазольне ядро, мають багату синтетичну історію та характеризуються наявністю широкого набору методів синтезу. В огляді систематизували й узагальнили відомості наукової літератури щодо хімії гетерилпохідних 2,5-дизаміщених 1,3,4-оксадіазолів як важливих синтетичних субстратів і попередників для біологічно орієнтованого синтезу. Розглянули класичні методи отримання, що полягають у внутрішньомолекулярній дегідратації 1,2-діацилгідразинів, взаємодії гідразидів гетерилкарбонових кислот із карбон дисульфідом і формуванням оксадіазольного ядра за допомогою мікрохвильового синтезу. Процеси гетерилфункціоналізації – нові в хімії 1,3,4-оксадіазолів і дають змогу отримувати нові біоперспективні гібридні структури.

Вагомі акценти зосередили на синтезованих сполуках із вираженою протипухлинною, протигрибковою, протитуберкульозною, антималярійною та антибактеріальною активностями та залежності «структура – дія». Детально проаналізували можливі сучасні механізми дії відповідної активності, що полягають в інгібуванні ферментів, цитотоксичності, апоптозу тощо.

Висновки. Узагальнили й систематизували оригінальні роботи, що стосуються методів синтезу гетерилпохідних 2,5-дизаміщених 1,3,4-оксадіазолів із вираженою протипухлинною, протигрибковою, протитуберкульозною, антималярійною та антибактеріальною активностями. Аналіз матеріалу показує важливість і реальну перспективу біологічно орієнтованого синтезу ліків цього сегмента хімії азотовмісних гетероциклів.


Ключові слова


1,3,4-оксадіазоли; BIODS; протипухлинна дія; протигрибкові препарати; протитуберкульозні агенти; антималярійні сполуки; антибактеріальна активність

Повний текст:

PDF

Посилання


Sun, S. Y., Jia, Q., & Zhang, Z. H. (2019). Applications of amide isosteres in medicinal chemistry. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 29(18), 2535-2550. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2019.07.033

Suaifan, G., & Mohammed, A. A. M. (2019). Fluoroquinolones structural and medicinal developments (2013-2018): Where are we now? Bioorganic & Medicinal Chemistry, 27(14), 3005-3060. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2019.05.038

Rego, Y. F., Queiroz, M. P., Brito, T. O., Carvalho, P. G., de Queiroz, V. T., de Fatima, A., & Macedo, F. (2018). A review on the development of urease inhibitors as antimicrobial agents against pathogenic bacteria. Journal of Advanced Research, 13, 69-100. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.05.003

Chandrika, K., & Sharma, S. (2020). Promising antifungal agents: A minireview. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 28(7), Article 115398. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2020.115398

Nicola, A. M., Albuquerque, P., Paes, H. C., Fernandes, L., Costa, F. F., Kioshima, E. S., Abadio, A. K. R., Bocca, A. L., & Felipe, M. S. (2019). Antifungal drugs: New insights in research & development. Pharmacology & Therapeutics, 195, 21-38. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2018.10.008

Jacob, P. J., Manju, S. L., Ethiraj, K. R., & Elias, G. (2018). Safer anti-inflammatory therapy through dual COX-2/5-LOX inhibitors: A structure-based approach. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 121, 356-381. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2018.06.003

Nanjan, M. J., Mohammed, M., Kumar, B. R. P., & Chandrasekar, M. J. N. (2018). Thiazolidinediones as antidiabetic agents: A critical review. Bioorganic Chemistry, 77, 548-567. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2018.02.009

Kerru, N., Singh-Pillay, A., Awolade, P., & Singh, P. (2018). Current anti-diabetic agents and their molecular targets: A review. European Journal of Medicinal Chemistry, 152, 436-488. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.04.061

Gao, F., Zhang, X., Wang, T. F., & Xiao, J. Q. (2019). Quinolone hybrids and their anti-cancer activities: An overview. European Journal of Medicinal Chemistry, 165, 59-79. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.01.017

Liang, X. X., Wu, Q., Luan, S. X., Yin, Z. Q., He, C. L., Yin, L. Z., Zou, Y. F., Yuan, Z. X., Li, L. X., Song, X., He, M., Lv, C., & Zhang, W. (2019). A comprehensive review of topoisomerase inhibitors as anticancer agents in the past decade. European Journal of Medicinal Chemistry, 171, 129-168. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.03.034

Xu, Z., Zhao, S. J., & Liu, Y. (2019). 1,2,3-Triazole-containing hybrids as potential anticancer agents: Current developments, action mechanisms and structure-activity relationships. European Journal of Medicinal Chemistry, 183, Article 111700. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111700

Campanico, A., Moreira, R., & Lopes, F. (2018). Drug discovery in tuberculo-sis. New drug targets and antimycobacterial agents. European Journal of Medicinal Chemistry, 150, 525-545. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.03.020

Sharma, V., Bhatia, P., Alam, O., Naim, M. J., Nawaz, F., Sheikh, A. A., & Jha, M. (2019). Recent advancement in the discovery and development of COX-2 inhibitors: Insight into biological activities and SAR studies (2008-2019). Bioorganic Chemistry, 89, Article Unsp 103007. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.103007

Silva, V. L. M., Elguero, J., & Silva, A. M. S. (2018). Current progress on antioxidants incorporating the pyrazole core. European Journal of Medicinal Chemistry, 156, 394-429. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.07.007

De, S. S., Khambete, M. P., & Degani, M. S. (2019). Oxadiazole scaffolds in anti-tuberculosis drug discovery. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 29(16), 1999-2007. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2019.06.054

Karpenko, Y. V., Omelyanchik, L. O., Samura, Т. А., & Omelyanchik, V. N. (2018). Syntez ta doslidzhennia zalezhnosti “struktura – hostra toksychnist” novykh hibrydiv 1,3,4-oksadiazol-2-tionu z akrydyn-9(10H)-onom [Synthesis and study of the “acute toxicity vs. structure” dependence of new hybrid 1,3,4-oxadiazole-2-thione with acridine-9(10H)-one]. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, (4), 5-13. [in Ukrainian].

Zhang, J. L., Wang, X. M., Yang, J. F., Guo, L. N., Wang, X. L., Song, B., Dong, W., & Wang, W. B. (2020). Novel diosgenin derivatives containing 1,3,4-oxadiazole/thiadiazole moieties as potential antitumor agents: Design, synthesis and cytotoxic evaluation. European Journal of Medicinal Chemistry, 186, Article Unsp 111897. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111897

Sreenivasulu, R., Tej, M. B., Jadav, S. S., Sujitha, P., Kumar, C. G., & Raju, R. R. (2020). Synthesis, anticancer evaluation and molecular docking studies of 2,5-bis(indolyl)-1,3,4-oxadiazoles, Nortopsentin analogues. Journal of Molecular Structure, 1208, Article 127875. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.127875

Asati, V., & Bharti, S. K. (2018). Design, synthesis and molecular modeling studies of novel thiazolidine-2,4-dione derivatives as potential anti-cancer agents. Journal of Molecular Structure, 1154, 406-417. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2017.10.077

Zhou, K., Liu, J. C., Xiong, X. Q., Cheng, M., Hu, X. L., Narva, S., Zhao, X. Y., Wu, Y. L., & Zhang, W. (2019). Design, synthesis of 4,5-diazafluorene derivatives and their anticancer activity via targeting telomeric DNA G-quadruplex. European Journal of Medicinal Chemistry, 178, 484-499. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.06.012

Caneschi, W., Enes, K. B., de Mendonca, C. C., Fernandes, F. D., Mi-guel, F. B., Martins, J. D., Le Hyaric, M., Pinho, R. R., Duarte, L. M., de Oliveira, M. A. L., Dos Santos, H. F., Lopes, M. T. P., Dittz, D., Silva, H., & Couri, M. R. C. (2019). Synthesis and anticancer evaluation of new lipophilic 1,2,4 and 1,3,4-oxadiazoles. European Journal of Medicinal Chemistry, 165, 18-30. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.01.001

Dhawan, S., Kerru, N., Awolade, P., Singh-Pillay, A., Saha, S. T., Kaur, M., Jonnalagadda, S. B., & Shing, P. (2018). Synthesis, computational studies and antiproliferative activities of coumarin-tagged 1,3,4-oxadiazole conjugates against MDA-MB-231 and MCF-7 human breast cancer cells. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 26(21), 5612-5623. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.10.006

Narella, S. G., Shaik, M. G., Mohammed, A., Alvala, M., Angeli, A., & Supuran, C. T. (2019). Synthesis and biological evaluation of coumarin-1,3,4-oxadiazole hybrids as selective carbonic anhydrase IX and XII inhibitors. Bioorganic Chemistry, 87, 765-772. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.04.004

Taha, M., Rashid, U., Imran, S., & Ali, M. (2018). Rational design of bis-indolylmethane-oxadiazole hybrids as inhibitors of thymidine phosphorylase. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 26(12), 3654-3663. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.05.046

El-Sayed, N. A., Nour, M. S., Salem, M. A., & Arafa, R. K. (2019). New oxadiazoles with selective-COX-2 and EGFR dual inhibitory activity: Design, synthesis, cytotoxicity evaluation and in silico studies. European Journal of Medicinal Chemistry, 183, Article 111693. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111693

Karpenko, Y. V., & Omelyanchik, L. O. (2017). Syntez heterylopokhidnykh 2,5-dyzamishchenykh 1,3,4-oksadiazoliv [Synthesis of heteryl derivatives of 2,5-disubstituted 1,3,4-okasadiazole]. Journal of Organic and Pharmaceutical Chemistry, 15(4), 21-32. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.24959/ophcj.17.917

Desai, N. C., & Dodiya, A. M. (2014). Synthesis, characterization and in vitro antimicrobial screening of quinoline nucleus containing 1,3,4-oxadiazole and 2-azetidinone derivatives. Journal of Saudi Chemical Society, 18(5), 425-431. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2011.09.005

Hannoun, M. H., Hagras, M., Kotb, A., El-Attar, A., & Abulkhair, H. S. (2020). Synthesis and antibacterial evaluation of a novel library of 2-(thiazol-5-yl)-1,3,4-oxadiazole derivatives against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Bioorganic Chemistry, 94, Article 103364. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.103364

Hagras, M., Hegazy, Y. A., Elkabbany, A. H., Mohammad, H., Ghiaty, A., Abdelghany, T. M., Seleem, M. N., & Mayhoub, A. S. (2018). Biphenylthiazole antibiotics with an oxadiazole linker: An approach to improve physicochemical properties and oral bioavailability. European Journal of Medicinal Chemistry, 143, 1448-1456. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.10.048

Guo, Y., Xu, T., Bao, C. N., Liu, Z. Y., Fan, J. P., Yang, R. G., & Qin, S. S. (2019). Design and synthesis of new norfloxacin-1,3,4-oxadiazole hybrids as antibacterial agents against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). European Journal of Pharmaceutical Sciences, 136, Article Unsp 104966. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2019.104966

Zhu, H. H., Zeng, D., Wang, M. W., Wang, P. Y., Wu, Y. Y., Liu, L. W., & Yang, S. (2020). Integration of naturally bioactive thiazolium and 1,3,4-oxadiazole fragments in a single molecular architecture as prospective antimicrobial surrogates. Journal of Saudi Chemical Society, 24(1), 127-138. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.10.002

Reddy, G. M., Garcia, J. R., Reddy, V. H., Kumari, A. K., Zyryanov, G. V., & Yuvaraja, G. (2019). An efficient and green approach: One pot, multi component, reusable catalyzed synthesis of pyranopyrazoles and investigation of biological assays. Journal of Saudi Chemical Society, 23(3), 263-273. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2018.07.003

Ahadi, H., & Emami, S. (2020). Modification of 7-piperazinylquinolone antibacterials to promising anticancer lead compounds: Synthesis and in vitro studies. European Journal of Medicinal Chemistry, 187, Article Unsp 111970. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111970

Sekhar, M. M., Nagarjuna, U., Padmavathi, V., Padmaja, A., Reddy, N. V., & Vijaya, T. (2018). Synthesis and antimicrobial activity of pyrimidinyl 1,3,4-oxadiazoles, 1,3,4-thiadiazoles and 1,2,4-triazoles. European Journal of Medicinal Chemistry, 145, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.12.067

Wang, X. B., Hu, H. R. A., Zhao, X., Chen, M., Zhang, T. T., Geng, C. W., Mei, Y. D., Lu, A. M., & Yang, C. L. (2019). Novel quinazolin-4(3H)-one derivatives containing a 1,3,4-oxadiazole thioether moiety as potential bactericides and fungicides: Design, synthesis, characterization and 3D-QSAR analysis. Journal of Saudi Chemical Society, 23(8), 1144-1156. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.07.006

Gonzalez-Lara, M. F., Sifuentes-Osornio, J., & Ostrosky-Zeichner, L. (2017). Drugs in Clinical Development for Fungal Infections. Drugs, 77(14), 1505-1518. https://doi.org/10.1007/s40265-017-0805-2

Odds, F. C., Brown, A. J. P., & Gow, N. A. R. (2003). Antifungal agents: mechanisms of action. Trends in Microbiology, 11(6), 272-279. https://doi.org/10.1016/s0966-842x(03)00117-3

Hamann, A., Brust, D., & Osiewacz, H. D. (2008). Apoptosis pathways in fungal growth, development and ageing. Trends in Microbiology, 16(6), 276-283. https://doi.org/10.1016/j.tim.2008.03.003

Qi, G. F., Zhu, F. Y., Du, P., Yang, X. F., Qiu, D. W., Yu, Z. N., Chen, J. Y., & Zhao, X. Y. (2010). Lipopeptide induces apoptosis in fungal cells by a mitochondria-dependent pathway. Peptides, 31(11), 1978-1986. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2010.08.003

Emrick, D., Ravichandran, A., Gosai, J., Lu, S., Gordon, D. M., & Smith, L. (2013). The Antifungal Occidiofungin Triggers an Apoptotic Mechanism of Cell Death in Yeast. Journal of Natural Products, 76(5), 829-838. https://doi.org/10.1021/np300678e

Cavusoglu, B. K., Yurtta, L., & Canturk, Z. (2018). The synthesis, antifungal and apoptotic effects of triazole-oxadiazoles against Candida species. European Journal of Medicinal Chemistry, 144, 255-261. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.12.020

Karaburun, A. C., Cavusoglu, B. K., Cevik, U. A., Osmaniye, D., Saglik, B. N., Levent, S., Ozkay, Y., Atli, O., Koparal, A. S., & Kaplancikli, Z. A. (2019). Synthesis and Antifungal Potential of Some Novel Benzimidazole-1,3,4-Oxadiazole Compounds. Molecules, 24(1), Article 191. https://doi.org/10.3390/molecules24010191

Kummari, L. K., Butler, M. S., Furlong, E., Blundell, R., Nouwens, A., Silva, A. B., Kappler, U., Fraser, J. A., Kobe, B., Cooper, M. A., & Robertson, A. A. B. (2018). Antifungal benzo b thiophene 1,1-dioxide IMPDH inhibitors exhibit pan-assay interference (PAINS) profiles. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 26(20), 5408-5419. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.09.004

Macaev, F., Ribkovskaia, Z., Pogrebnoi, S., Boldescu, V., Rusu, G., Shvets, N., Dimoglo, A., Geronikaki, A., & Reynolds, R. (2011). The structure-antituberculosis activity relationships study in a series of 5-aryl-2-thio-1,3,4-oxadiazole derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 19(22), 6792-6807. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2011.09.038

Ambhore, A. N., Kamble, S. S., Kadam, S. N., Kamble, R. D., Hebade, M. J., Hese, S. V., Gaikwad, M. V., Meshram, R. J., Gacche, R. N., & Dawane, B. S. (2019). Design, synthesis and in silico study of pyridine based 1,3,4-oxadiazole embedded hydrazinecarbothioamide derivatives as potent anti-tubercular agent. Computational Biology and Chemistry, 80, 54-65. https://doi.org/10.1016/j.compbiolchem.2019.03.002

Verma, G., Chashoo, G., Ali, A., Khan, M. F., Akhtar, W., Ali, I., Akhtar, M., Alam, M. M., & Shaquiquzzaman, M. (2018). Synthesis of pyrazole acrylic acid based oxadiazole and amide derivatives as antimalarial and anticancer agents. Bioorganic Chemistry, 77, 106-124. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2018.01.007

Verma, G., Khan, M. F., Nainwal, L. M., Ishaq, M., Akhter, M., Bakht, A., Anwer, T., Afrin, F., Islamuddin, M., Husain, I., Alam, M. M., & Shaquiquzzaman, M. (2019). Targeting malaria and leishmaniasis: Synthesis and pharmacological evaluation of novel pyrazole-1,3,4-oxadiazole hybrids. Part II. Bioorganic Chemistry, 89, Article Unsp 102986. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.102986

Mahesh, R., Mundra, S., Devadoss, T., & Kotra, L. P. (2019). Design, synthesis and evaluation of 2-(4-(substituted benzoyl)-1,4-diazepan-1-yl)-N-phenylacetamide derivatives as a new class of falcipain-2 inhibitors. Arabian Journal of Chemistry, 12(7), 1436-1446. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.11.008

Marques, A. F., Esser, D., Rosenthal, P. J., Kassack, M. U., & Lima, L. (2013). Falcipain-2 inhibition by suramin and suramin analogues. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 21(13), 3667-3673. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2013.04.047

Micale, N., Ettari, R., Schirmeister, T., Evers, A., Gelhaus, C., Leippe, M., Zappala, M., & Grasso, S. (2009). Novel 2H-isoquinolin-3-ones as antiplasmodial falcipain-2 inhibitors. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 17(18), 6505-6511. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2009.08.013

Cotrin, S. S., Gouvea, I. E., Melo, P. M. S., Bagnaresi, P., Assis, D. M., Araujo, M. S., Juliano, M. A., Gazarini, M. L., Rosenthal, P. J., Juliano, L., & Carmona, A. K. (2013). Substrate specificity studies of the cysteine peptidases falcipain-2 and falcipain-3 from Plasmodium falciparum and demonstration of their kininogenase activity. Molecular and Biochemical Parasitology, 187(2), 111-116. https://doi.org/10.1016/j.molbiopara.2013.01.002

Rizzi, L., Sundararaman, S., Cendic, K., Vaiana, N., Korde, R., Sinha, D., Mohmmed, A., Malhotra, P., & Romeo, S. (2011). Design and synthesis of protein-protein interaction mimics as Plasmodium falciparum cysteine protease, falcipain-2 inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 46(6), 2083-2090. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2011.02.061




Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики  Лицензия Creative Commons
Запорізький державний медичний університет