ІННОВАЦІЙНІ ПІДХОДИ ДО СИНТЕЗУ ТА ВИВЧЕННЯ БІОЛОГІЧНОЇ ДІЇ НОВИХ ГЕТЕРОЦИКЛІЧНИХ СПОЛУК НА ОСНОВІ АМІНОТІОФЕНІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2025-1-5Ключові слова:
амінотіофени, гетероциклічні сполуки, органічний синтез, біологічна активність, інноваційні методи синтезуАнотація
Розробка нових гетероциклічних сполук на основі амінотіофенів є одним з пріоритетних напрямків сучасної медичної та фармацевтичної хімії. Особлива увага до цього класу сполук обумовлена їх широким спектром біологічної активності та потенціалом у створенні нових лікарських засобів. Амінотіофени та їх похідні демонструють протимікробні, протизапальні, антиоксидантні та протипухлинні властивості, що робить їх перспективними об’єктами для подальших досліджень та розробки інноваційних терапевтичних агентів. Мета роботи полягає у систематизації та критичному аналізі сучасних методів синтезу гетероциклічних сполук на основі амінотіофенів, а також узагальненні даних щодо їх біологічної активності для визначення найперспективніших напрямків подальших досліджень у цій галузі. Методологія дослідження. В роботі використано комплексний підхід до аналізу наукової літератури з застосуванням систематичного огляду публікацій за останні 10 років у провідних міжнародних базах даних (Scopus, Web of Science, PubMed). Проведено порівняльний аналіз синтетичних методів, включаючи традиційні та інноваційні підходи (мікрохвильовий синтез, «зелена хімія», багатокомпонентні реакції). Систематизовано дані щодо біологічної активності отриманих сполук з використанням методів хемоінформатики та QSAR-аналізу. Наукова новизна. Вперше проведено комплексний аналіз взаємозв’язку між структурними модифікаціями амінотіофенів та їх біологічною активністю. Запропоновано нову класифікацію методів синтезу гетероциклічних похідних амінотіофенів з урахуванням принципів «зеленої хімії». Виявлено перспективні структурні фрагменти для дизайну нових біологічно активних сполук. Розроблено рекомендації щодо оптимізації синтетичних протоколів для підвищення виходу цільових продуктів. Висновки. На основі проведеного дослідження встановлено, що найбільш перспективними напрямками синтезу гетероциклічних сполук на основі амінотіофенів є застосування мікрохвильового випромінювання та багатокомпонентних реакцій, що дозволяє значно скоротити час реакції та підвищити вихід продуктів. Визначено ключові структурні фрагменти, що відповідають за прояв специфічної біологічної активності. Показано, що модифікація аміногрупи та введення додаткових гетероциклічних фрагментів суттєво впливає на спектр біологічної дії отриманих сполук. Результати дослідження створюють теоретичне підґрунтя для розробки нових лікарських засобів на основі похідних амінотіофенів та оптимізації методів їх синтезу.
Посилання
Крищишин-Дилевич А. П. 4-тіазолідинони та спорідені гетероцикли в дизайні протипаразитарних та протипухлинних агентів як поліфармакологічних лікоподібних молекул: автореф. дис. … д-ра фармацевт. наук: 15.00.02 / А. П. Крищишин-Дилевич; Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького. Львів. 2021. 44 c.
Різак Г. В. Біоорганічна хімія: навч.-метод. посіб. Ужгород : ФОП Сабов А. М., 2024. 667 с.
Різак Г. В. Вивчення антимікробної дії етил 3-R-4-R-2-амінотіофен-3-карбоксилатів, нітрилів 3-R-4-R-2-амінотіофен-3-карбонових кислот, їх уреїдних похідних, 2, 4-діоксо-та 4-іміно-2-оксо-3-феніл-5-R-6-R-тієно [2, 3-d] піримідинів. Хімічні проблеми сьогодення. 2024. С. 36–38. URL: https://jhps.donnu.edu.ua/ article/view/15541 (дата звернення: 20.01.2025).
Різак Г. В. Використання програми PASS для прогнозування біологічної активності синтезованих сполук з метою подальшого дослідження біологічних властивостей 2,4-діоксо- ТА 4-іміно-2-оксо-3-феніл-5-R-6-R`- тієно[2,3-D]піримідинів. Multidyscyplinarne wyzwania współczesnej nauki: innowacje i współpraca (15 Wrzesień 2023 r., Polska). Futurity-Publishing. 2023. С. 355-361. URL: https://dspace.uzhnu.edu.ua/jspui/handle/lib/53892 (дата звернення: 20.01.2025).
Різак Г. В. Методологія органічного синтезу: навч. посіб. / Ужгород : ФОП Сабов А. М. 2024. 490 с.
Сімурова Н., Попова І. Зручний метод одержання похідних 1,3,4-оксадіазолів. Актуальні проблеми хімії та хімічної технології: тези доповідей І Міжнародної науково-практичної конференції, 30 листопада 2022 р. Київ : НУХТ, 2022. С. 275–276. URL: https://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/ 45108 (дата звернення: 20.01.2025).
Chitosan-Based Films with 2-Aminothiophene Derivative: Formulation, Characterization and Potential Antifungal Activity / V. d. S. Oliveira et al. Marine Drugs. 2022. Vol. 20, no. 2. P. 103. https://doi.org/10.3390/md20020103 (date of access: 19.01.2025).
Computer-Aided drug design of new 2-amino-thiophene derivatives as anti-leishmanial agents / I. S. Luna et al. European Journal of Medicinal Chemistry. 2023. P. 115223. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2023.115223 (date of access: 19.01.2025).
Design, Synthesis and Antifungal Activity of New Schiff Bases Bearing 2-Aminothiophene Derivatives Obtained by Molecular Simplification / I. Luna et al. Journal of the Brazilian Chemical Society. 2021. https://doi.org/10.21577/0103-5053.20210004 (date of access: 19.01.2025).
Design, synthesis and antimicrobial activity of novel 2-aminothiophene containing cyclic and heterocyclic moieties / Y. I. Asiri et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2021. Vol. 44. P. 128117. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2021.128117 (date of access: 19.01.2025).
Dual Function of 4-Aminothiophene in Surface-Enhanced Raman Scattering Application as an Internal Standard and Adsorbent for Controlling Au Nanocrystal Morphology / X. Yan et al. ACS Applied Materials & Interfaces. 2023. https://doi.org/10.1021/acsami.2c19390 (date of access: 19.01.2025).
Duvauchelle V., Meffre P., Benfodda Z. Green methodologies for the synthesis of 2-aminothiophene. Environmental Chemistry Letters. 2022. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01482-1 (date of access: 19.01.2025).
Duvauchelle V., Meffre P., Benfodda Z. Recent contribution of medicinally active 2-aminothiophenes: A privileged scaffold for drug discovery. European Journal of Medicinal Chemistry. 2022. P. 114502. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2022.114502 (date of access: 19.01.2025).
Eco-Friendly Synthesis of 5-Hydroxymethylfurfural and Its Applications as a Starting Material to Synthesize Valuable Heterocyclic Compounds / H. B. Phan et al. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2022. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c08211 (date of access: 19.01.2025).
Effect of green solvents physical, chemical, biological and bonding nature on 5-acetyl-thiophene-2-carboxylic acid by DFT and TD-DFT approach – An antiviral agent / M. Sumithra et al. Journal of the Indian Chemical Society. 2022. P. 100867. URL: https://doi.org/10.1016/j.jics.2022.100867 (date of access: 19.01.2025).
Electrochemical oxidative C H sulfonylation of thiophenes: Site-selective access to 2-arylsulfonylthiophenes / Z. Yang et al. Tetrahedron Letters. 2024. P. 155208. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2024.155208 (date of access: 19.01.2025).
Fahim A. M., Ismael E. H. I., Tolan H. E. M. Numerous Heterocyclic Compounds with an Isonicotinic Moiety have Been Studied for Their Synthesis, Antibacterial, Anticancer, Docking Simulation, and DFT Characteristics. Polycyclic Aromatic Compounds. 2023. P. 1–42. https://doi.org/10.1080/10406638.2023.2266549 (date of access: 19.01.2025).
Green synthesis of biologically important 2-aminothiophenes by the mediation of ZnO@SiO2–NH2 nanoparticle as an important anti-liver cancer alternative for valproate / F. Gao et al. Chemical Papers. 2021. Vol. 75, no. 6. P. 2647–2654. https://doi.org/10.1007/s11696-021-01509-x (date of access: 19.01.2025).
Heterocyclization of 2-thiophenamine: Design of novel thiophene with azole and azine moieties / E. Hamed et al. Bulletin of Faculty of Science, Zagazig University. 2022. Vol. 2022, no. 2. P. 47–56. https://doi.org/10.21608/bfszu.2022.130929.1123 (date of access: 19.01.2025).
Investigating the antimicrobial and anti-inflammatory activities of novel thiophene derivatives by in-vitro studies, molecular docking, spectral analysis, and quantum chemical calculations / M. A. F. Mohamed et al. Journal of Molecular Structure. 2024. P. 137810. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.137810 (date of access: 19.01.2025).
Kassab A. E., Gedawy E. M., Sayed A. S. Fused thiophene as a privileged scaffold: A review on anti-Alzheimer’s disease potentials via targeting cholinesterases, monoamine oxidases, glycogen synthase kinase-3, and Aβ aggregation. International Journal of Biological Macromolecules. 2024. P. 131018. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131018 (date of access: 20.01.2025).
Kralj S., Jukič M., Bren U. Molecular Filters in Medicinal Chemistry. Encyclopedia. 2023. Vol. 3, no. 2. P. 501–511. https://doi.org/10.3390/encyclopedia3020035 (date of access: 19.01.2025).
Medicinal chemistry-based perspective on thiophene and its derivatives: Exploring the structural insights to discover plausible druggable leads / S. Thakur et al. RSC Medicinal Chemistry. 2024. https://doi.org/10.1039/d4md00450g (date of access: 19.01.2025).
Microwave-assisted synthesis of biodegradable and antibacterial thiophene, furan and thiazole derivatives / M. Rosales-Hurtado et al. Environmental Chemistry Letters. 2022. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01522-w (date of access: 19.01.2025).
N-, O- and S-Heterocycles Synthesis in Deep Eutectic Solvents / S. Perrone et al. Molecules. 2023. Vol. 28, no. 8. P. 3459. https://doi.org/10.3390/molecules28083459 (date of access: 19.01.2025).
Parveen A., Sharma P., Vishnoi G., Gaur K., Jough S. S., Arya M. An updated review on synthetic features, chemical sciences, and pharmacological implications of the 2-aminothiophene derivatives. Journal of Pharmaceutical Negative Results. 2022. P. 1810–1825.
Recent Achievement in the Synthesis of Imidazoles / T. T. Hieu et al. Current Organic Chemistry. 2023. Vol. 27. https://doi.org/10.2174/0113852728259414231010050749 (date of access: 19.01.2025).
Recent Developments in the Synthesis of Hybrid Heterocycles, A Promising Approach to Develop Multi-target Antibacterial Agents. / K. U. Sadek et al. Journal of Molecular Structure. 2023. P. 135616. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2023.135616 (date of access: 19.01.2025).
Recent strategies in the synthesis of thiophene derivatives: highlights from the 2012–2020 literature / F. Abedinifar et al. Molecular Diversity. 2020. https://doi.org/10.1007/s11030-020-10128-9 (date of access: 19.01.2025).
Structure–Activity Relationship Studies of Antimalarial Plasmodium Proteasome Inhibitors─Part II / H. Zhang et al. Journal of Medicinal Chemistry. 2023. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.2c01651 (date of access: 19.01.2025).
Syntheses of Thiophenes ‐ Recent Advances / X. Peng et al. Asian Journal of Organic Chemistry. 2024. https://doi.org/10.1002/ajoc.202300631 (date of access: 19.01.2025).
Synthesis of New Substituted Thiophene Derivatives and Evaluating their Antibacterial and Antioxidant Activities / F. S. Mehdhar et al. Polycyclic Aromatic Compounds. 2022. P. 1–16. https://doi.org/10.1080/10406638.2022.2092518 (date of access: 19.01.2025).
Synthesis, Characterization, Crystal Structure, Hirshfeld Surface, Electronic Excitation, Molecular Docking, and DFT Studies on 2-Amino Thiophene Derivative / A. Fatima et al. Polycyclic Aromatic Compounds. 2022. P. 1–32. https://doi.org/10.1080/10406638.2022.2032769 (date of access: 19.01.2025).
Synthesis, molecular modelling and biological evaluation of new 4-aminothiophene and thienopyrimidine compounds / A. Hossan et al. Journal of Taibah University for Science. 2023. Vol. 17, no. 1. https://doi.org/10.1080/16583655.2023.2164993 (date of access: 19.01.2025).
Synthesis, molecular modelling, and anticancer activity of new thiophene and thiophene-pyrazole analogues incorporating benzene-sulfonamide moiety as carbonic anhydrase isozymes (CA-IX and CA-XII) / A. I. Alalawy et al. Journal of Molecular Structure. 2023. P. 136609. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2023.136609 (date of access: 19.01.2025).
Thiophene-Based Compounds with Potential Anti-Inflammatory Activity / R. M. D. da Cruz et al. Pharmaceuticals. 2021. Vol. 14, no. 7. P. 692. https://doi.org/10.3390/ph14070692 (date of access: 19.01.2025).
