Syntéza substituovaných dusíkatých heterocyklů jako potenciálních antituberkulotik

Název:

Název v angličtině:

Synthesis of substituted nitrogen heterocycles as potential antitubercular agents

Typ:

Rigorózní práce

Autor:

Mgr. Jan Němeček

Vedoucí:

PharmDr. Jaroslav Roh, Ph.D.

Oponenti:

Prof.RNDr. Jarmila Vinšová, CSc.

doc. Ing. František Hampl, CSc.

Konzultant:

Ing. Galina Karabanovich, Ph.D.

Id práce:

220852

Fakulta:

Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)

Pracoviště:

Katedra organické a bioorganické chemie (16-16120)

Program studia:

Farmacie (M5206)

Obor studia:

Farmacie (FAR)

Přidělovaný titul:

PharmDr.

Datum obhajoby:

9. 12. 2019

Výsledek obhajoby:

Prospěl/a

Jazyk práce:

Čeština

Abstrakt:

Abstrakt Univerzita Karlova Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Kandidát: Mgr. Jan Němeček Školitel: Doc. PharmDr. Jaroslav Roh, PhD Název disertační práce: Syntéza substituovaných dusíkatých heterocyklů jako potenciálních antituberkulotik Tuberkulóza (TB) patří mezi jednu z nejčastějších příčin úmrtí na světě. Jedná se o infekční onemocnění způsobené bakterií Mycobacterium tuberculosis (M. tb.). Celosvětově se odhaduje, že pouze za rok 2017 byla příčinou 1,6 milionů úmrtí a přibylo dalších 10 miliónů případů. TB je léčitelné a vyléčitelné onemocnění, ale v poslední době se stále častěji začaly vyskytovat multirezistentní (MDR-TB) a extenzivně rezistentní (XDR-TB) kmeny tuberkulózy, které terapii významně komplikují. Během posledních dekád se do klinické praxe podařilo zavést pouze dvě nová antituberkulotika, a to bedaquilin a delamanid. Z výše uvedeného vyplývá, že vývoj nových antituberkulotik je stále velmi důležitý. V naší pracovní skupině se zabýváme vývojem nových antituberkuloticky účinných látek na bázi 3,5-dinitrobenzylsulfanyl tetrazolů a oxa(thia)diazolů, jejichž účinnost dosahuje řádově desítek nM vůči citlivým i lékově resistentním kmenům M. tb. V této práci jsme se zabývali oběma strukturními typy. Nejprve jsme připravili sérii substituovaných 5-(3-amino-5-nitrofenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiolů a jejich N-substituovaných derivátů, díky kterým jsme prokázali nezbytnost 3,5-dinitrofenylového uskupení pro vysokou antituberkulotickou aktivitu. Dále byla připravena série 1- a 2-substituovaných 5-(3,5- dinitrofenyl)-2H-tetrazolů a 1-substituovaných 5-((3,5-dinitrofenyl)sulfanyl)-1H-tetrazolů jako analogů dříve studovaných 3,5-dinitrobenzylsulfanyl tetrazolů s pozměněným spojovacím řetězcem mezi 3,5-dinitrofenylovou skupinou a tetrazolovým heterocyklem, které vykázaly srovnatelnou či dokonce vyšší účinnost než předlohové látky. V další části práce jsme připravili sérii 1-substituovaných 5-(((5-(3,5-dinitrofenyl)-2H-tetrazol-2- yl)methyl)sulfanyl)-1H-tetrazolů a dále jsme u těchto látek studovali vliv délky spojovacího řetězce mezi tetrazolovými cykly na antituberkulotickou aktivitu. Od derivátů 1- substituovaného-5-(((5-(3,5-dinitrofenyl)-2H-tetrazol-2-yl)methyl)sulfanyl)-1H-tetrazolu jsme odvodili malou sérii 2-substituovaných 5-((5-(3,5-dinitrofenyl)-2H-tetrazol-2- yl)methylsulfanyl)-1,3,4-oxadiazolů a 2-(3,5-dinitrofenyl)-5-((1-substituovaných-1H-tetrazol- 5-ylsulfanyl)methyl)-1,3,4-oxadiazolů, jež měly oproti předchozí sérii látek jeden tetrazolový cyklus zaměněn za oxadiazolový. Všechny tyto látky opět vykázaly účinnost srovnatelnou či vyšší než běžně užívaná antituberkulotika. Dále byla připravena série 5-substituovaných 2- (3,5-dinitrofenyl)-1,3,4-oxadiazolů, které oproti předlohovým oxadiazolům ve své struktuře neobsahovaly atom síry. Tato změna ve struktuře neměla vliv na antimykobakteriální aktivitu připravených látek. Na závěr bylo připraveno několik ve vodě rozpustných derivátů na bázi 2- substituovaného-5-(3,5-dinitrofenyl)-2H-tetrazolu. U připravených látek byla kromě in vitro antituberkulotické aktivity stanovena in vitro antibakteriální a antifungální aktivita. Nejaktivnější sloučeniny byly testovány vůči sedmi klinicky izolovaným MDR kmenům M. tb. a dále u nich byl sledován vliv na in vitro proliferaci vybraných buněčných linií. Tyto experimenty prokázaly vysokou selektivitu antimykobakteriálního účinku studovaných látek.

Abstract v angličtině:

Abstract Charles University Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Candidate: Mgr. Jan Němeček Supervisor: Assoc. Prof. PharmDr. Jaroslav Roh, PhD Title of doctoral thesis: Synthesis of substituted nitrogen heterocycles as potential antitubercular agents Tuberculosis (TB) is one of the most common causes of death in the world. It is an infectious disease caused by Mycobactetrium tuberculosis (M.tb.). Worldwide, it is estimated that only in 2017 TB caused 1.6 million deaths and 10 million new cases of TB have appeared. TB is treatable and curable disease, but multidrug-resistant (MDR-TB) and extensively drug- resistant (XDR-TB) strains of TB have appeared and the treatment of these resistant strains of TB is very complicated. During the last several decades, only two new antitubercular drugs bedaquilin and delamanid have been introduced into the clinical practice. Thus the development of new antitubercular drug is still very important. In our group, we developed new antitubercular compounds based on 3,5- dinitrobenzylsulphanyl tetrazole and oxa(thia)diazole, whose efficient concentrations reached tens of nM against drug susceptible and drug-resistant strains of M. tb. In my work, I dealt with both structural types. At first, we prepared series of substituted 5-(3- amino-5-nitrophenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiols and their N-substituted derivatives to demonstrate the necessity of the 3,5-dinitrophenyl moiety for high antitubercular activity. Furthermore, the series of 2-substituted 5-(3,5-dinitrophenyl)-2H-tetrazoles and 1-substituted 5-((3,5-dinitrophenyl)thio)-1H-tetrazoles were prepared as the analogues of the previously prepared 3,5-dinitrobenzylsulphanyl tetrazoles with a modified linker between the 3,5- dinitrophenyl group and tetrazole heterocycle. These compounds showed comparable or higher efficacy than the parent substances. In the next part of the work we prepared and studied antitubercular activity of a series of 1-substituted 5-(((5-(3,5-dinitrophenyl)-2H- tetrazol-2-yl)methyl)thio)-1H-tetrazoles and also the impact of the length of a linker between tetrazole cycles to antitubercular activity. From 1-substituted 5-(((5-(3,5-dinitrophenyl)-2H-tetrazol-2-yl)methyl)thio)-1H-tetrazole derivatives was derived small series of 2-substituted 5-((5-(3,5-dinitrophenyl)-2H-tetrazol-2- yl)methylthio)-1,3,4-oxadiazoles and 2-(3,5-dinitrophenyl)-5-((1-substituted-1H-tetrazol-5- ylthio)methyl)-1,3,4-oxadiazoles, that have one oxadiazole cycle instead of tetrazole cycle. All these compounds again showed comparable or higher efficacy than commonly used antitubecular drugs. Then we prepared a series of 5-substituted 2-(3,5-dinitrophenyl)-1,3,4-oxadiazoles, which did not contain a sulfur atom in the molecules. This change had no effect to antitubercular activity of the prepared substances. Finally, several water-soluble derivatives based on 2-substituted- 5-(3,5-dinitrophenyl)-2H-tetrazole were prepared. In addition to the in vitro antitubercular activity, in vitro antibacterial and antifungal activity was also determined. Moreover, antitubercular activities of the most active compounds from each series against seven clinically isolated MDR strains of M. tb. were evaluated and the effects on in vitro proliferation of selected mammalian cell lines were studied. These experiments demonstrated high selectivity of action of our compounds.

Dokumenty

Stáhnout	Dokument	Autor	Velikost
Stáhnout	Text práce	Mgr. Jan Němeček	4.22 MB
Stáhnout	Abstrakt v českém jazyce	Mgr. Jan Němeček	263 kB
Stáhnout	Abstrakt anglicky	Mgr. Jan Němeček	261 kB
Stáhnout	Posudek vedoucího	PharmDr. Jaroslav Roh, Ph.D.	270 kB
Stáhnout	Posudek oponenta	Prof.RNDr. Jarmila Vinšová, CSc.	918 kB
Stáhnout	Posudek oponenta	doc. Ing. František Hampl, CSc.	386 kB
Stáhnout	Záznam o průběhu obhajoby		96 kB

Repozitář závěrečných prací

Veřejné aplikace

Syntéza substituovaných dusíkatých heterocyklů jako potenciálních antituberkulotik