Isoniazide 77

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Synthèse et activité antituberculeuse de l'isoniazide condensé avec glucides dérivés S Marcus V. N. de Souza II Je Departamento de Quo Oswaldo Cruz, 21041-250 Rio de Janeiro - RJ, Brasil Une série de 13 composés analogues de l'isoniazide condensés avec des hydrates de carbone a été synthétisé et évalué pour leur activité antibactérienne in vitro contre Mycobacterium tuberculosis H 37 Rv en utilisant du bleu Alamar test de sensibilité et de l'activité exprimée par la concentration minimale inhibitrice (CMI 90) en g / ml) par rapport aux médicaments de première ligne tels que l'isoniazide (INH) et rifampicine (RIP) et pourrait être un bon point de départ pour développer de nouveaux composés contre la tuberculose. Mots-clés: analogues isoniazide; hydrates de carbone; activité antimycobactérienne. La tuberculose (TB), telle que déclarée par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) en 1993, est devenu un problème de santé mondial. Cette maladie infectieuse est transmise à travers l'air par une bactérie Mycobacterium tuberculosis Gram positif. qui a été identifié en 1882 par le scientifique allemand Robert Koch (1843-1910). 1,2 TB affecte principalement les poumons (tuberculose pulmonaire), mais dans plus de 15% des patients de cette bactérie pourrait infecter différentes parties du corps, comme le cerveau, de l'estomac, les os, la peau, les intestins, le foie, les reins, la moelle épinière et seins. En général, la maladie de la tuberculose dans ces parties du corps se produit plus fréquemment chez les enfants et chez les personnes ayant un système immunitaire affaibli, comme les personnes infectées par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH). Normalement, les symptômes de la tuberculose pulmonaire sont une toux chronique (pendant plus de deux semaines), des crachats de sang, perte de poids, de la fièvre, des douleurs dans la poitrine, la fatigue et la transpiration pendant la nuit. 3-5 De nos jours, selon les statistiques, la tuberculose tue quatre personnes chaque minute quelque part dans le monde et représente environ deux millions de décès par an. On estime qu'un tiers de la population mondiale est actuellement infecté par le bacille de la tuberculose et 30 millions de personnes vont mourir dans les 10 prochaines années. 6 À l'heure actuelle, le traitement contre la tuberculose implique trois ou quatre différents types de médicaments antibactériens donnés en combinaison sur six à neuf mois. Ceux-ci sont l'isoniazide (INH), pyrazinamide (PZA), éthambutol (EMB) et la rifampicine (RIP) (Figure 1). 7 combinaisons multiples sont nécessaires pour empêcher l'émergence de souches résistantes multirésistante (MDR), qui conduirait à l'échec du traitement. hydrazide de l'acide isonicotinique ou isoniazide (INH, voir la figure 1) est un agent synthétique plus puissant contre le complexe M. tuberculosis et sa concentration minimale inhibitrice (CMI) est très faible (0,1-0,7 M). 8 Dans la recherche de nouveaux composés, les dérivés isoniazide ont été trouvés posséder des activités de antituberculeux potentiels. 9,10 Des études suggèrent que l'isoniazide, un promédicament qui est converti en sa forme active par des mycobactéries catalase-peroxydase, agit sur la paroi cellulaire mycobactérienne en empêchant le FAS-II (acide gras synthétase II), le système de production de longue chaîne, des précurseurs d'acides gras à synthèse des acides mycoliques. 11-14 Ventura et Martins 14 postulé que l'activation des promédicaments dérivés de l'isoniazide se produit près de la surface de M. tuberculosis. Dans ce contexte, en raison de la croissance de la TB-MR et largement la tuberculose XDR-TB, qui sont des souches résistantes à la première et la deuxième ligne de médicaments anti-tuberculeux, nous avons besoin de toute urgence de nouveaux médicaments et des stratégies pour lutter efficacement contre cette maladie résistante aux médicaments. Fox 15 décrit la préparation de certains aldohexose, aldopentose, et des dérivés de fructosyle de l'isoniazide. Cet auteur a affirmé que ces composés sont très actifs et relativement atoxique dans la tuberculose de la souris, même si aucune des données biologiques sont fournis. Bernstein et ses collègues ont signalé 16 la synthèse des hydrazones isonicotinylique de L-arabinose, le D-glucose et le D-galactose et d'autres sucres non décrites dans le présent article. Peu d'informations sur élucidation de la structure, la conformation et l'activité biologique a été signalé dans ces documents. Compte tenu de la présence fondamentale d'hydrates de carbone, tels que le peptidoglycane et arabinogalactane, dans la construction des parois cellulaires mycobactériennes 17-19 et la réaction entre l'INH et des aldéhydes (par exemple le glucose et le lactose) dans des formulations de médicaments, 20 dans ce travail nous rapportons la synthèse ( schéma 1) et préliminaire in vitro une activité antituberculeuse dans une série de 13 dérivés de l'isoniazide condensés avec des glucides. RÉSULTATS ET DISCUSSION La préparation des composés décrits dans ce travail implique la réaction entre l'isoniazide et les hydrates de carbone appropriés dans le methanol à reflux, conduisant à des composés désirés 1-13 à 20-75% des rendements (schéma 1). 14 aldéhydique est préparé à partir du D-glucose en trois étapes et on traite avec de l'isoniazide à fournir l'hydrazone correspondante 7 (schéma 1). Tous les composés ont été identifiés par les données spectrales et même si un pic majeur a été observé en général, il y avait 1-3 pics supplémentaires pour chaque composé. Les molécules ont été trouvés à exister principalement des produits cycliques. Les conformations ont été attribuées en fonction de J couplages des protons du cycle et les déplacements chimiques relativement Upfield de H-1 pour les composés cycliques. Dans la série hexose il a été observé que la fonction 2-isonicotinoylhydrazine privilégie une orientation équatoriale et les formes des anneaux pyranose étaient dominant. 21 Par exemple, avec le D-glucose 1 et D-galactose 5 dérivés seulement la forme - pyranosyl (4 C 1 conformation) a été observée. 11,12 La fonction 2-isonicotinoylhydrazine a également équatorial disposé dans les L-fucosyl et L-rhamnosyle produits qui, par convention de nomenclature, 22 étaient le 1 C 4 conformère. Pour les dérivés de la série L forme pyranosyle (1 C 4 conformation) a été trouvé comme produit principal. Dans la série des pentoses, les produits de D ou L-arabinose, 8 et 11 respectivement, et L-ribose 12 ont été obtenus sous la forme d'un mélange de cycliques et à chaîne ouverte, les produits de forme. D'une manière générale, le spectre IR a montré les pics OH à 3460-3370 cm -1 et C = O et / ou C = N des pics à 1669-1621 cm -1. Le spectre RMN 1 H montre les signaux correspondants aux protons anomères H-1 'entre 155,0 à 153,0. Les activités antimycobacterial de composés 1 - 13 ont été évalués par rapport à M. CIFA de la tuberculose 2729 23 en utilisant la micro plaque bleu Alamar essai (MABA) 24 (tableau 1). Cette méthodologie est non toxique, utilise des réactifs thermiquement stables et montre une bonne corrélation avec les méthodes radiométriques proportionnels et BACTEC. 25,26 En bref, deux cents microlitres d'eau déminéralisée stérile a été ajoutée à tous les puits externe périmètre de plaques stériles à 96 puits (Falcon, 3072: Becton Dickinson, Lincoln Park, NJ) afin de minimiser l'évaporation du milieu dans les puits d'essai au cours de l'incubation. Les 96 plaques ont reçu 100 litres d'une solution fraîchement préparée mélange 1: 1 de bleu Alamar (Accumed International, Westlake Ohio) réactif et 10% de Tween 80 ont été ajoutés à la plaque et incubé pendant vingt-quatre heures. Une couleur bleue dans le puits a été interprété comme une absence de croissance bactérienne et une couleur rose a été marqué comme la croissance. La CMI (concentration minimale d'inhibition) a été définie comme étant la plus faible concentration de médicament pour obtenir 90% d'inhibition de la croissance bactérienne, ce qui empêche un changement de couleur du bleu au rose. Les résultats montrent que certains composés présentent une activité contre M. tuberculosis. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le mélange de composés 11a et 11b, à l'équilibre, qui présentaient une CMI de 90 0,31 g / ml par rapport aux médicaments de première ligne tels que l'isoniazide (INH) et rifampicine (RIP). En conclusion, l'activité préliminaire antimycobactérienne étude des 13 composés basés sur le couplage de l'isoniazide avec différents hydrates de carbone décrits ici suggèrent qu'ils peuvent cibler sélectivement la croissance de M. tuberculosis. Les composés montré une activité contre M. tuberculosis H 37 Rv (CIFA 27294) dans la gamme de 0,31 à 3,12 g / mL lorsque comparé avec les médicaments de première ligne tels que l'isoniazide (INH) et rifampicine (RIP), et pourrait être un bon point de départ pour d'autres études, ainsi que de trouver de nouveaux composés de plomb. Les points de fusion ont été déterminés sur un appareil de Tomas-Hoover et ne sont pas corrigés. Les spectres infrarouges ont été enregistrés sur un Bomem-MB-102 FTIR spectromètre et les fréquences sont exprimées en cm -1. Les spectres de masse ont été obtenus avec un instrument MALDI-TOF pour les spectres de masse à haute résolution (HREIMS). Les spectres de RMN ont été enregistrés sur un spectromètre Avance Bruker fonctionnant à 300,00 MHz (1 H) et 75,0 MHz (13 C), dans l'eau deutérée. Les déplacements chimiques sont rapportés en ppm () par rapport au tétraméthylsilane. Les spectres de proton et du carbone ont été obtenus typiquement à la température ambiante. L'aldéhyde 14 a été préparé en trois étapes à partir du D-glucose. 27,28 Procédure générale pour la préparation de dérivés 1-13 A une solution de l'isoniazide (4,2 mmol, 1,5 équiv.) Dans du methanol (20 ml) à 60 ° C, on a ajouté (2,8 mmol) de l'hydrate de carbone. Le mélange réactionnel a été agité à cette température pendant 24 heures et le solide formé a été filtré et lavé avec du methanol tiède. Le solide obtenu est recristallisé dans un mélange de méthanol / eau pour fournir les composés 1. 5. 6. 8. 9. 10 et 11. Pour les composés 2. 3. 4. 12 et 13 de la purification a été réalisée par Chromatographie en utilisant comme éluant un gradient d'acétate d'éthyle et de méthanol. 1- (1'-ß-D-glucopyranosyl) -2-isonicotinoyl-hydrazine 1 Rendement 73%; p. f. (162-163 ºC, Lit. 15 160 +. 322,1010, trouvé 322,1021. 1- (1'-ß-D-mannopyrannosyl) -2-isonicotinoyl-2 hydrazine Rendement 65%; (pétrole); IR (KRS-5) 3480, 2930, 2884, 1664, 1548 et 1100 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O): 3,57 (t, 1H, H-4 ', J 9,3 Hz); 3,66 à 3,75 (m, 2H, H-3 ', H-6'b); 3,83 à 3,89 (m, 1H, H-5 '); 3,93 à 3,96 (m, 1H, H-6'a); 4,14 (dd, 1H, H-2 ', J 3,4, J 13C-RMN (300 MHz, D 2 O): 61,4 (C-6), 67,3 (C-4'), 69,9 (C-2 ') 73,6 (C-3 '), 77,4 (C-5'), 87,6 (C-1 '), 122,0 (C-3, C-5), 141,0 (C-4), 149,6 (C-2, C -6), 167,9 (C = O). 1- (1'-ß-D-2'-acétamido-2'-désoxy-glucopyranosyl) -2-isonicotinoyl-hydrazine 3 Rendement 30%; (pétrole); IR (Csl) 3463, 3322, 3077, 2922, 1628, 1554 et 1048 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) 22,2 (CH3), 52,1 (C-2 '), 60,7 (C-6), 69,8 (C-4'), 74,7 (C-3 '), 77,0 (C-5 '), 88,3 (C-1'), 122,0 (C-3, C-5), 141,2 (C-4), 149,2, 149,3 (C-2, C-6), 167,3 (C = O), 174,6 (C = O). 1- (1'-isomères) Rendement 22%; (pétrole); IR (Csl) 3393, 2935, 1660, 1551 et 1067 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O). 1- (1 '-D-galactopyrannosyl) -2-isonicotinoyl-hydrazine 5 Rendement 63%; p. f. (163-166 ºC, Lit. 15 156 +. 322,1010, trouvé 322,1023. 1- (1 '-D-Lactosylpyranosyl) -2-isonicotinoyl-hydrazine 6 Rendement 75%; p. f. (212-213 ºC, Lit. 15 204 +. 484,1646, trouvé 484,1535. +. 330.1646, trouvé 330,1068. 1- (1'-D-arabinoside) 8a -2-isonicotinoyle-hydrazine et 8b Rendement 67%; IR (KBr) 3488, 3217, 3071, 2943, 1664, 1644, 1555, 1090 et 1043 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) de 61,3 à 77,9 (C-2 ', C-3', C-4 ', C-5'), 82,4 à 94,2 (C-1 '), 122,4, 122,7 ( C-3, C-5), 140,4, 140,8 (C-4), 149,7 (C-2, C-6), 155,3 (C = N, forme acyclique), 167,5 à 167,9 (C = O). 1- (1'-L-Ramnopyranosyl) -2-isonicotinoyl-hydrazine 9 Rendement 51%; p. f. (187-188 ° C); IR (KBr) 3480, 3240, 2915, 2862, 1634, 1552 et 1074 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) C 12 H 17 N 3 O 5: C 50,88, H 6,05, N 14,83. 1- (1'-L-fucopyranosyle) -2-isonicotinoyl-hydrazine 10 Rendement 50%; p. f. (170-171 ° C); IR (KBr) 3419, 3285, 3089, 2998, 2888, 1621, 1550, 1078 et 1041 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) +. 330.1060, trouvé 330,1072. 1- (1'-L-arabinoside) -2-isonicotinoyle-hydrazine 11a et 11b Rendement 36%; IR (KBr) 3490, 3066, 2943, 1664, 1644, 1553, 1091 et 1044 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) de 61,4 à 77,9 (C-2 ', C-3', C-4 ', C-5'), 82,5 à 94,2 (C-1 '), 122,0 (C - 3, C-5), 140,7 (C-4), 149,7 (C-2, C-6), 155,1 (C = N, forme acyclique), 167,5 (C = O). 1- (1'-L-ribosyl) -2-isonicotinoyle-hydrazine 12a et 12b Rendement 50%; (pétrole); IR (Csl) 3376, 2926, 1669, 1551, 1065 et 1048 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) de 60,8 à 72,8 (C-2 ', C-3', C-4 ', C-5', C-6 '), 82,4, 93,8 (C-1) , 121,1 (C-3, C-5), 139,6 (forme acyclique C = N,) (C-4), 148,8 (C-2, C-6), 153,1, 167,2 (C = O). Rendement 63%; (pétrole); IR (Csl) 3388, 2924, 2855, 1667, 1553 et 1048 cm -1; 1 H RMN (300 MHz, D 2 O) 66,7 (C-5 '), 69,4 (C-4'), 70,9 (C-2 '), 76,6 (C-3'), 90,8 (C-1) , 122,0 (C-3, C-5), 140,9 (C-4), 149,7 (C-2, C-6), 168,1 (C = O). Nous CAPES remercie et CNPq pour les bourses. 4. De Souza, M. V. N .; Vasconcelos, T. R. A .; De Almeida, M. V .; Cardoso, S. H .; Curr. Med. Chem. 2006. 13. 455. [] 5. Louren] 7. De Souza, M. V. N .; Vasconcelos, T. R. A .; Quim. Nova 2005. 28. 678. [] 8. Scior, T. S .; Garc] 10. Louren] 11. Fu, L. M .; Shinnick, T. M .; Tuberculose 2007. 87. 63. [] 12. Marrakchi, H .; Lan] 13. Slayden. R. A .; Barry, C. E .; Microb. Infect. 2000. 2. 659. [] 16. Yale, H. L .; Losee, K .; Martins, J .; Holsing, M .; Perry, F. M .; Bernstein, J .; Confiture. Chem. Soc. 1953. 75. 1933. [] 17. Pasqualoto, K. F. M .; Ferreira, E. I .; Santos-Filho, O. A .; Hopfinger, A. J .; J. Med. Chem. 2004. 47. 3755. [] 18. De Souza, M. V. N .; Ferreira, M. L .; Pinheiro, A. 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