О взаимодействии 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида (фавипиравира) с аринами

Развитие фармацевтической промышленности приводит к появлению новых лекарственных препаратов на рынке. Вместе с тем чрезвычайно остро встает вопрос эффективной утилизации неиспользованных препаратов, например, путем их возврата в оборот [1, 2] или уничтоже-ния/захоронения препаратов с истекшим сроком годности [3]. Последнее осложнено как этическими аспектами, так и местными или национальными законодательными актами. Например, большинство респондентов выбрасывают неиспользуемые лекарственные препараты [4], а в РФ лишь с 2023 года действует единый оператор, ответственный за сбор и уничтожение лекарственных препаратов [5]. Наиболее рациональным способом утилизации лекарственных препаратов можно рассматривать их возможное использование в качестве синтонов для получения биоактивных веществ. В рамках настоящей работы нами проведено исследование одного из таких подходов на примере 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида (препарат фавипиравир), рекомендованного для терапии COVID-19 на начальном этапе пандемии [6–10]. Известно, что пиразины способны вступать во внутримолекулярные реакции Дильса – Альдера с ацетиленовыми фрагментами в боковой цепи с образованием анне-лированных пиридинов [11–13]. В ряде случаев взаимодействие с диенофилами приводит к достройке дополнительных гетероциклов к пиразиновому циклу, не вызывая его трансформации. Например, испанскими авторами описано межмолекулярное взаимодействие бис(дибромметил)пиразина с енаминами и алкинами в присутствии иодида натрия в условиях микроволнового облучения с образованием замещенных хиноксалинов с приемлемыми выходами. Взаимодействие протекает через in situ образование высокореакционного o -хинидометана [14]. 5-(Алкил/ариламино)-6-хлорпиразин-2,3-дикарбонитрилы взаимодействовали с фенилацетиленом с образованием пирроло[2,3- b ]пиразинов – продуктов синтеза индолов по Лароку [15]. Бис- О -триметилсилиловый эфир 2-фенил-2 H -пирроло[3,4- b ]пиразина в реакции с метилакрилатом давал хиноксалин с выходом до 38 % [16]. Описано несколько случаев реакций циклоприсоединения с участием хиноксалинов. Так, имеются примеры процессов межмолекулярного 1,3-диполярного циклоприсоединения хиноксалинов с нит-рилиминами [17] или кетеном [18], а также один случай внутримолекулярного циклоприсоединения в 1-(4-хлорфенил)-2-[3-(4-хлорфенил)хиноксалин-2(1 Н )-илиден]этаноне под действием оксалилхло-рида с образованием пирроло[1,2- a ]хиноксалин-1,2-диона [19]. Описаны два примера взаимодействия пиразинов с аринами. В одном случае метил 3-(аминотриметилсилил)пиразин-2-карбоксилат образовывал пиразино[2,3- b ]хинолин-10(5 H )-он при взаимодействии с 1,2-дегидробензолом [20]. Во втором случае китайскими авторами опубликовано Cu-катализируемое взаимодействие аринов с иодозамещенными пиразинами и хиноксалинами, а также с другими азагетероциклами, с образованием соответствующих 2-иодгетеробиарилов [21].

В рамках настоящей работы нами в рамках поиска возможных путей химической утилизации 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида (фавипиравира) было исследовано его взаимодействие с двумя аринами, генерированными in situ из антраниловой и 2-амино-4,5-дифторбензойной кислот.

Экспериментальная часть

Субстанция исходного 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида ( 3) получена путем экстракции из таблеток Арепливир®, серия 121121, годен до 01.2024, производитель «Промомед». Наибольший выход действующего вещества (74,75 %) был найден для способов с использованием этилацетата или этанола (50 мл) в качестве экстрагентов.

Взаимодействие 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида (3) с аринами. В 40 мл сухого толуола было суспендировано 75 мг (0,48 ммоль) соединения 1 , к суспензии было добавлено 0,24 мл (1,44 ммоль) изоамилнитрита. Полученную смесь перемешивали при кипячении в атмосфере аргона и по каплям в течение 30 мин добавляли раствор соответствующей антраниловой кислоты (1,44 ммоль) в 15 мл сухого 1,4-диоксана. После этого смесь кипятили в течение 1 ч, затем охлаждали до комнатной температуры, промывали 3 M водным раствором NaOH (3 × 50 мл), органический слой был высушен над безводным Na₂SO₄, отфильтрован, растворители были отогнаны при пониженном давлении.

3-Фторизохинолин-1-карбоксамид (4б). Продукт был выделен колоночной хроматографией на силикагеле, элюент – CHCl 3 , затем смесь этилацетат/CHCl 3 (9:1) Аналитический образец продукта был получен перекристаллизацией из MeCN. R f 0,6. 22 мг (24 %). Т пл = 165–167 °C. Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl 3 , м. д., J /Гц): 5,78 (уш. с, 1Н, NH 2 ); 7,44–7,46 и 7,83–7,86 (оба м, 1Н, Н-5 и Н-8 (изохинолин); 7,61–7,65 и 7,71–7,74 (оба м, 1Н, Н-6 и Н-7 (изохинолин); 7,77–7,86 (уш. с, 1Н, NH 2 ), 9,54–9,57 (м, 1Н, Н-4 (изохинолин). Спектр ЯМР ¹⁹F (564 МГц, CDCl 3 , м. д.): –78,69 (c, 1F). MS ESI: m/z ( I , %): 191,06 (100) [M+H]⁺, 192,07 (10,8) [M+H+1]⁺. Найдено, %: C 63,29; H 3,58; N 14,90. Вычислено, %: C 63,16; H 3,71; N 14,73.

Спектры ЯМР регистрировали при комнатной температуре на Bruker Avance-600, 298 К, разрешение ±0,01 м. д., внутренний стандарт ТМС.

Обсуждение результатов

Таким образом, примеров взаимодействия пиразинов с аринами, приводящих к образованию продуктов трансформации пиразинового цикла, до настоящего времени в литературе описано не было. С другой стороны, аннелирование фрагментов карбо- и гетероциклов к пиразинам в результате реакций с другими диенофилами приводит к образованию перспективных структур, что, по нашему мнению, может быть успешно применено для модификации 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида 3 .

Исходный субстрат был получен путем экстракции из таблеток Фавипиравир ®. Наибольший выход действующего вещества (74,75 %) был найден для способов с использованием этилацетата или этанола (50 мл) в качестве экстрагентов.

Далее было изучено взаимодействие соединение 3 с аринами, генерированными in situ из 2-амино-4,5-дифторбензойной и антраниловой кислот по ранее описанным методам [23–25], а именно путем добавления раствора соответствующей кислоты к суспензии исходного пиразина толуоле в присутствии изо -амилнитрита при нагревании. При использовании о -дифторарина 2а , генерированного из 2-амино-4,5-дифторбензойной кислоты, наблюдалось интенсивное осмоление реакционной массы и ожидаемый изохинолин 4а выделен не был, что в принципе согласуется с имеющимися у нас данными по изучению трансформаций 1,2,4-триазинов с аринами, когда для галогенаринов взаимодействие осложнялось протеканием «неариновых» трансформаций [22–24].

. /so-Amyl-ONO, толуол, 25 °C 15 мин но₂с^^

X = F (а), Н (б)

h2n^^^x

1а-б

При взаимодействии соединения 1 с 1,2-дегидробензолом 2б с выходом 40 % был получен продукт 4а , строение которого как 3-фторизохинолин-1-карбоксамида было доказано на основании данных спектроскопии ЯМР ¹Н, ¹⁹F, масс-спектрометрии, а также данных элементного анализа.

Так, в спектре ЯМР 1Н присутствуют сигналы протонов вновь образованной хинолиновой системы в виде мультиплетов в области 7,44–7,86 м. д., сигнал протона вновь образованного пиридинового фрагмента в виде мультиплета в области 9,54–9,57, а также сигналы протонов амидной группы в виде двух уширенных синглетов. В масс-спектре фиксируется пик молекулярного иона.

Образование изохинолина 4а можно объяснить, исходя из ранее полученных нами результатов. Так, на первом этапе имеет место циклоприсоединение арина к пиразину с образованием интермедиата А , который, в случае X = H, стабилизируется путем отщепления изоциановой кислоты и образует целевой изохинолин 4а .

-HNCO

X=H

Можно отметить высокую хемоселективность процесса в данном случае в отличие от реакции с о -дифторарином. Так, несмотря на наличие фрагмента первичного амида в исходном пиразине 3 и конечном изохинолине 4а , нами не фиксировалось образования продуктов нитрозирова-ния, например, по атому азота фрагмента амида действием NO⁺, образующегося из амилнитрита in situ . Следует упомянуть, что ранее нами в 1,2,4-триазинах наблюдались, наряду с ариновыми трансформациями, некоторые побочные процессы с участием функциональных групп азинового каркаса. Например, в случае взаимодействия 3-(2-пиридил)-замещенных 5-фенацил-1,2,4-триазинов с 1,2-дегидробензолом нами фиксировалось образование 1-(2-пиридил)изохинолин-3-карбонитрилов как продуктов С -нитрозирования фрагмента фенацила и реакции по типу Богера между 1,2,4-триазином и данным диенофилом [25].

Синтезированный в рамках данной статьи изохинолин 4а является перспективным синтоном, например, он может быть использован для получения недавно описанного лекарственного кандидата для терапии гепатита С [26].

Заключение

Таким образом, в рамках настоящей статьи нами был предложен один из способов химической утилизации 3-гидрокси-6-фторпиразин-2-карбоксамида (фавипиравира) 3 посредством его взаимодействия с 1,2-дегидробензолом, генерированным in situ из антраниловой кислоты. Реакция протекает в течение короткого времени и с выходом 40 % приводит к образованию 3-фторизохинолин-1-карбоксамида 3 , который является ценным прекурсором, в частности, он может быть использован для синтеза препаратов для лечения гепатита С. Структура полученного продукта была однозначно доказана с использованием спектроскопии ЯМР ¹Н, ¹⁹F, а также данных элементного анализа и масс-спектрометрии. В результате взаимодействия 3 с о -дифторарином, генерированным из 2-амино-4,5-дифторбензойной кислоты, образования целевого изохинолина не фиксировалось, возможно, из-за интенсивного осмоления реакционной массы вследствие протекания побочных трансформаций. Изучение применимости других антраниловых кислот продолжается.