Сазонов, Кирило ДмитровичSazonov, Kyrylo D.2025-05-022025-05-022025Сазонов К. Д. Синтез та біологічна активність нових амідних похідних інденохіноксалінового ряду : дис. … д-ра філос. : 102 Хімія 10 Природничі науки / К. Д. Сазонов ; наук. кер. Ю. В. Ішков ; Одес. нац. ун-т імені І. І. Мечникова. – Одеса, 2025. – 151 с.https://dspace.onu.edu.ua/handle/123456789/41204Сазонов К. Д. Синтез та біологічна активність нових амідних похідних інденохіноксалінового ряду. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії у галузі знань 10 – Природничі науки за спеціальністю 102 Хімія. Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, МОН України, Одеса, 2025. Дисертацію присвячено розробці ефективного методу синтезу амідних похідних 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонової кислоти, дослідженню їх фізико-хімічних характеристик, афінітету до ДНК, а також деяких біологічних властивостей. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання дослідження, зазначено наукову новизну і практичну значимість отриманих результатів. У першому розділі представлено огляд літератури, в якому систематизовано дані літературних джерел щодо методів синтезу інденохіноксалінових похідних та аналізу їх біологічної активності. Окремо увагу приділено інтеркаляційному способу взаємодії сполук цього класу із ДНК. Охарактеризовано in silico методи, які застосовувались в роботі. У другому розділі представлено методики синтезу як досліджуваних, так і вихідних сполук, їх ідентифікаційні параметри. Наведено методики, умови й основні етапи хімічних досліджень та біологічного скринінгу, опис реактивів, характеристики устаткування та обладнання, які застосовували у роботі. Третій розділ присвячено прогнозуванню in silico біологічної активності амідів, які планувалося синтезувати. За допомогою програми ADMETlab 2.0. проаналізовано їх фізико-хімічні параметри та встановлено, що за правилами Ліпінські вони можуть бути віднесені до “drug-like”. Оцінка фармакокінетичних характеристик показала, що всі сполуки з невеликою долею ймовірності здатні абсорбуватися у кишечнику людини, а деякі – здатні проникати через гематоенцефалічний бар'єр. Майже всі сполуки характеризуються низьким значенням кліренсу і відносяться до препаратів з коротким та надкоротким періодом напіввиведення. Згідно прогнозу всі синтезовані речовини є доволі токсичними, проте високі значення параметрів мутагенного потенціалу та генотоксичності опосередковано можуть вказувати на можливість їх інтеркаляції до ДНК, що вказує на їх потенціал для лікування пухлин або вірусних інфекцій. Скринінг фармакологічних властивостей веб-сервером PharmMapper підтвердив здатність амідів зв’язуватись з біологічними мішенями, переважна більшість яких приймають участь у реплікації ДНК та поділі клітин. Зокрема передбачено, що деякі із синтезованих сполук можуть взаємодіяти з білками умовно-патогенних мікроорганізмів E. сoli, S. аureus, C. аlbicans. Майже всі сполуки з високою вірогідністю можуть інгібувати протеїнкінази, які відіграють ключову роль у процесі зростання та поділі клітин. Крім того, деякі з них потенційно можуть пригнічувати дію інтерферон-індукованої протеїнкінази, надмірна активність якої призводить до запалення та пошкодження тканин. Молекулярним докінгом підтверджено, що усі сполуки можуть утворювати комплекси включення із двоспіральними полінуклеотидами, тобто є потенційними інтеркаляторами до ДНК. Показано, що 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонова кислота значно поступається за виграшем в енергії зв’язування з ДНК у порівнянні з її амідними похідними, що підтвердило доцільність їх синтезу та подальших досліджень. Четвертий розділ присвячено синтезу базової сполуки – 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонової кислоти та розробці на її основі ефективного та універсального методу синтезу амідних похідних. Було доведено регіоселективність реакції синтезу 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонової кислоти при конденсації 2,3-діамінобензойної кислоти з нінгідрином і встановлено, що утворюється кислота із карбоксильною групою в положенні 6 інденохіноксалінового каркасу. Описано етапи розробки способу амідування 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонової кислоти та визначений найефективніший метод – шляхом активації карбоксильної групи етиловим естером монохлорвугільної кислоти. Цим методом синтезовано десять амідних похідних 11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбонової кислоти (з них дев’ять сполук описано вперше) з естерами амінокислот, амінами різної будови, аміноетанолом. Нові отримані сполуки охарактеризовано елементним аналізом, ЯМР спектроскопією, хромато-мас-спектрометрією. Визначено температури плавлення всіх синтезованих речовин та константи іонізації сполук, що мають аміногрупи у складі бічного ланцюга. П’ятий розділ присвячено визначенню афінітету отриманих сполук до ДНК, а також дослідженню антибактеріальної, антифунгальної та анальгетичної активності. Встановлено, що всі синтезовані карбоксаміди є високоафінними лігандами ДНК та за своїм афінітетом є або близькими до відомого препарату аміксину, або навіть переважають його, що дозволяє їх розглядати як потенційні противірусні агенти з можливою імуномодуляторною дією. Для сполук з аміногрупами у складі лінкерного амідного ланцюга методом спектрофотометрії досліджено спосіб їх зв’язування з ДНК. Показано, що взаємодія N-[3-(диметиламіно)пропіл]-11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоксаміду з ДНК в електронних спектрах відображується як батохромний зсув смуг поглинання з одночасним гіпохромізмом, що експериментально доводить їх взаємодію шляхом «чистої» інтеркаляції. Для інших сполук спостерігався лише батахромний зсув, без гіпохромного ефекту, що вказує на те, що разом з інтеркаляцією можливе додаткове зв'язування в малому чи великому жолобах за рахунок лінкерних груп, або поверхневе зв'язування. Протимікробний скринінг сполук підтвердив антибактеріальні властивості N-[3-(диметиламіно)пропіл]-11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоксаміду по відношенню до S. аureus, а N-(2-гідроксіетил)-11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоксаміду – до Е.сoli, як попередньо було передбачено in silico методом. При цьому було виявлено здатність N-[3-(диметиламіно)пропіл]-11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоксаміду незалежно від концентрації забарвлювати середовище з S. аureus у зелений колір, що може мати практичне значення при розробці тест-методів на вказаний мікроорганізм. Дослідження антифунгальної активності щодо C. аlbicans, яке також було спрогнозовано in silico, виявило цю властивість у сполук N-[3-(диметиламіно)пропіл]-11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоксаміду та метил 2-[(11-оксоіндено[1,2-b]хіноксалін-6-карбоніл)аміно]-3-фенілпропаноату. При цьому значний ефект для спостерігається для них за дуже малих кількостей (0,44 та 4,0 мкг, відповідно), що вказує на значний фармацевтичний потенціал для розробки на її основі протигрибкових лікарських засобів. 2-(Діетиламіно)етил-4-[(11-оксоіндено[2,1-b]хіноксалін-6-карбоніл)аміно] бензоат був протестований на прояв аналгетичної активності, яка вивчалася in vivo на термічних та хімічних моделях болю. Для термічних моделей найкращий результат знеболення відзначався у групі тварин, які отримували аплікації 5% мазі за одну годину до експерименту та достовірно зменшували больові відчуття на 63,8%, відносно показників контрольної групи. Аналіз динаміки аналгетичної активності мазей з концентраціями 3 та 5% свідчить про те, що вони здатні впливати на центральний компонент ноцицептивної системи та пригнічувати больові відчуття у піддослідних тварин. Дослідження антиноцицептивної активності дослідних зразків мазей на моделі АІТЦ-індукованого болю показало, що місцеві нанесення аплікації засобів сприяли зменшенню больової чутливості у піддослідних тварин, особливо при використанні 5% мазі, що свідчить про здатність даного засобу блокувати периферичні ноцицептори, зокрема, TRPV1 та P2X-рецептори. В формалін-індукованому тесті жодна з мазей не вплинула на першу та другу фазу больової реакції, а отже можна припустити, що обраний зразок не здатний впливати на TRPA1 рецептори. Здатність дослідного зразка мазі цієї сполуки зменшували больові відчуття на термічних моделях болю, а також на моделі АІТЦ-індукованого болю вказує на перспективи для подальших поглиблених досліджень цієї сполуки в якості місцевого знеболюючого засобу.Sazonov K. D. Synthesis and biological activity of new amide derivatives of the indenoquinoxaline series. – Qualification scientific work in the form of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the field 10 – Natural Sciences, specialty 102 Chemistry. – Odesa I. I. Mechnikov National University, Ministry of Education and Science of Ukraine, Odesa, 2025. The dissertation is devoted to the development of an effective method for the synthesis of amide derivatives of 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid, the study of their physicochemical characteristics, their affinity for DNA and some biological properties. The introduction substantiates the relevance of the dissertation topic, formulates the goal and objectives of the research, and indicates the scientific novelty and practical significance of the results obtained. The first section presents a literature review, which systematizes data from literature sources on methods for the synthesis of indenoquinoxaline derivatives and the analysis of their biological activity. Special attention is paid to the intercalation method of interaction of these compounds with DNA. The in silico methods used in the work are characterized. The second section presents the synthesis methods of both the studied and the starting compounds and their identification parameters. The methods, conditions and main stages of chemical research and biological screening, a description of reagents, and characteristics of equipment and instruments used in the work are presented. The third section is devoted to the in silico prediction of the biological activity of the amides that were planned to be synthesized. Using the ADMETlab 2.0 program, their physicochemical parameters were analyzed, and it was established that according to Lipinski's rules, they can be classified as “drug-like”. The assessment of pharmacokinetic characteristics showed that all compounds are likely to be absorbed in the human intestine, and some are able to penetrate the blood-brain barrier. Almost all compounds are characterized by low clearance values and belong to drugs with short and ultra-short half-lives. According to the prediction, all synthesized substances are quite toxic; however, high values of mutagenic potential and genotoxicity parameters may indirectly indicate the possibility of their intercalation into DNA, which indicates their potential for the treatment of tumors or viral infections. Screening of pharmacological properties by the PharmMapper web server confirmed the ability of amides to bind to biological targets, the vast majority of which are involved in DNA replication and cell division. In particular, it is predicted that some of the synthesized compounds can interact with proteins of opportunistic pathogens E. coli, S. aureus, and C. albicans. Almost all compounds have a high probability of inhibiting protein kinases, which play a key role in cell growth and division. In addition, some of them have the potential to inhibit the action of interferon-induced protein kinase, the excessive activity of which leads to inflammation and tissue damage. Molecular docking confirmed that all compounds can form inclusion complexes with double-stranded polynucleotides, i.e., are potential intercalators to DNA. It was shown that 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid is significantly inferior in the gain in binding energy with DNA compared to its amide derivatives, which confirmed the feasibility of their synthesis and further studies. The fourth section is devoted to the synthesis of the basic compound – 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid and the development of an effective and universal method for the synthesis of amide derivatives based on it. The regioselectivity of the synthesis reaction of 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid by condensation of 2,3-diaminobenzoic acid with ninhydrin was proven, and it was found that an acid with a carboxyl group in position 6 of the indenoquinoxaline skeleton is formed. The stages of developing a method for amidation of 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid are described, and the most effective method is determined – by activating the carboxyl group with an ethyl ester of monochlorocarbonic acid. Ten amide derivatives of 11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carboxylic acid (nine of them are described for the first time) with amino acid esters, amines of various structures, and amino ethanol were synthesized using this method. The newly obtained compounds were characterized by elemental analysis, NMR spectroscopy, and chromatography-mass spectrometry. The melting points of all synthesized substances and the ionization constants of compounds containing amino groups in the side chain were determined. The fifth section is devoted to determining the affinity of the obtained compounds for DNA, as well as the study of antibacterial, antifungal, and analgesic activity. It was found that all synthesized carboxamides are high-affinity DNA ligands, and their affinity is either close to the known drug amixin or even exceeds it, which allows them to be considered as potential antiviral agents with possible immunomodulatory effects. For compounds with amino groups in the linker amide chain, the method of their binding to DNA was studied spectrophotometrically. It was shown that the interaction of N-[3-(dimethylamino)propyl]-11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carboxamide with DNA in the electronic spectra is displayed as a bathochromic shift of absorption bands with simultaneous hypochromism, which experimentally proves their interaction by "pure" intercalation. For other compounds, only a bathochromic shift was observed, without a hypochromic effect, indicating that, along with intercalation, additional binding in the minor or major grooves due to linker groups, or surface binding, is possible. Antimicrobial screening of the compounds confirmed the antibacterial properties of N-[3-(dimethylamino)propyl]-11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carboxamide against S. aureus, and N-(2-hydroxyethyl)-11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carboxamide against E. coli, as previously predicted by the in silico method. At the same time, the ability of N-[3-(dimethylamino)propyl]-11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carboxamide to color the medium with S. aureus green, regardless of concentration, was revealed, which may be of practical importance in the development of test methods for this microorganism. Antifungal activity against C. albicans, which was also predicted in silico, revealed this property in the compounds N-[3-(dimethylamino)propyl]-11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carboxamide and methyl 2-[(11-oxoindeno[1,2-b]quinoxaline-6-carbonyl)amino]-3-phenylpropanoate. At the same time, a significant effect is observed for them at very small amounts (0,44 and 4,0 μg, respectively), which indicates significant pharmaceutical potential for the development of antifungal drugs based on it. 2-(Diethylamino)ethyl-4-[(11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carbonyl)amino] benzoate was tested for analgesic activity, which was studied in vivo in thermal and chemical pain models. For thermal models, the best analgesic result was observed in the group of animals that received applications of 5% ointment one hour before the experiment and significantly reduced pain by 63.8%, relative to the control group. Analysis of the analgesic activity dynamics of ointments with concentrations of 3 and 5% indicates that they are able to influence the central component of the nociceptive system and suppress pain in experimental animals. A study of the antinociceptive activity of experimental ointment samples in the AITC-induced pain model showed that local application of the agents contributed to a decrease in pain sensitivity in experimental animals, especially when using 5% ointment, which indicates the ability of this agent to block peripheral nociceptors, in particular, TRPV1 and P2X receptors. Whereas in the formalin-induced test, none of the ointments affected the first and second phases of the pain response, and therefore it can be assumed that the selected sample is not capable of affecting TRPA1 receptors. The ability of the experimental sample of the ointment to reduce pain in thermal pain models, as well as in the AITC-induced pain model, indicates prospects for further in-depth studies of 2-(diethylamino)ethyl-4-[(11-oxoindeno[2,1-b]quinoxaline-6-carbonyl)amino]benzoate as a local analgesic.ukсинтезнітрогенвмісні гетероциклиінденохіноксалін-6-карбонова кислотаамідуванняаміниестери амінокислотконстанти іонізаціїспектрофотометріяінтеркалятори ДНКin silico прогнозуванняАDMETlab 2.0молекулярний докінгбіологічна активністьантимікробні та антифунгальні властивостіsynthesisnitrogen-containing heterocyclesindenoquinoxaline-6-carboxylic acidamidationaminesamino acid estersionization constantsspectrophotometrіс methodDNA intercalatorsin silico predictionADMETlab 2.0molecular dockingbiological activityantimicrobial and antifungal properties102 ХіміяThesis547.863.18+547-327