vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2025-61-3-206-217vestich-966Research ArticleОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯORGANIC CHEMISTRY4,5-дихлоризотиазол-3-карбоксилаты и пиридинсодержащие производные бензоциклопентахинолинов и бензакридинов: синтез и квантово-химическое моделирование физико-химических свойств и завимости структура–биологическая активность4,5-dichlorizothiazole-3-carboxylates and pyridine-containing derivatives of benzocyclopentaquinolines and benzacridines: synthesis and quantumchemical modeling of physicochemical properties and dependence structure–biological activityДикусарЕ. А.DikusarE. A.

Дикусар Евгений Анатольевич – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Dikusar Evgenij A. – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

dikusar@ifoch.bas-net.byАкишинаЕ. А.AkishinaE. A.

Акишина Екатерина Александровна – научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Akishina Ekaterina A. – Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

che.semenovaea@mail.ruКовальскаяС. С.KovalʼskayaS. S.

Ковальская Светлана Степановна – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Koval'skaya Svetlana S. – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher.

13, Surganov Str., 220072, Minsk

kovalskaya_61@mail.ruЖуковскаяН. А.ZhukovskayaN. A.

Жуковская Нелия Александровна – научный сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Zhukovskaya Neliya A. – Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk

neliya_zhukovskaya@mail.ruПоткинВ. И.PotkinV. I.

Поткин Владимир Иванович – академик, доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Potkin Vladimir I. – Academician, Dr. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the Laboratory

13, Surganov Str., 220072, Minsk

potkin@ifoch.bas-net.byИнститут физико-органической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202529082025613206217Copyright © Дикусар Е.А., Акишина Е.А., Ковальская С.С., Жуковская Н.А., Поткин В.И., 20252025Дикусар Е.А., Акишина Е.А., Ковальская С.С., Жуковская Н.А., Поткин В.И.Dikusar E.A., Akishina E.A., Kovalʼskaya S.S., Zhukovskaya N.A., Potkin V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/966

Бензоциклопентахинолины и бензакридины получали путем реакции каскадной трехкомпонентной конденсации замещенных альдегидов, 1,3-циклоалкилдикетонов и 2-нафтиламина или 1,5-диаминонафталина с выходом 60–88 %. Синтезированные  полиазотистые  гетероциклические  соединения  представляют  интерес для биотестирования на различные виды биологической активности и в качестве объемных лигандов для получения на их основе металлокомплексов – перспективных катализаторов реакций кросс-сочетания. Методом квантово-химического моделирования путем проведения неэмпирических расчетов с уровнем теории HF/6-31G была проведена полная оптимизация геометрических параметров и определена электронная структура 18 сложных эфиров 4,5-дихлортиазолкарбоновой кислоты с замещенными бензоциклопентахинолинами и бензакридинами.

Benzocyclopentaquinolines and benzacridines were obtained via cascade three-component condensation of substituted aldehydes, 1,3-cycloalkyldiketones and 2-naphthylamine or 1,5-diaminonaphthalene with a yield of 60–88 %. The synthesized polynitrogen heterocyclic compounds are of interest for biotesting for various types of activity and also as bulk ligands for obtaining metal complexes – promising catalysts for cross-combination reactions. Using the quantum chemical modeling method by conducting nonempirical calculations with a theory level of HF/6-31G, a complete optimization of geometric parameters was carried out and the electronic structure of 18 esters of 4,5-dichlorothiazole carboxylic acid with substituted benzocyclopentaquinolines and benzoacridines was determined.

замещенные альдегиды13-циклоалкилдикетонысложные эфиры 45-дихлортиазолкарбоновой кислоты2-нафтиламин15-диаминонафталинкаскадная трехкомпонентная конденсациябензоциклопентахинолиныбензакридиныбисбензакридиныквантово-химическое моделированиенеэмпирические расчетыметод Фукуиsubstituted aldehydes13-cycloalkyldiketonesesters of 45-dichlorothiazole carboxylic acid2-naphthylamine15-diaminonaphthalenecascade three-component condensationbenzocyclopentaquinolinesbenzacridinesbisbenzacridinesquantum chemical-modelingnonempirical calculationsFukui methodРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Х22-038).The work was carried out with the financial support of the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (prodject X22-038).ReferencesСинтез производных бисакридина с пиридиновым и 1,2-азольными фрагментами / Е. А. Дикусар, Е. А. Акишина, С. К. Петкевич [и др.] // Журнал общей химии. – 2022. – Т. 92, № 1. – С. 56–71. https://doi.org/10.31857/S0044460X22010085Dikusar E. A., Akishina E. A., Petkevich S. K., Zhukouskaya N. A., Alekseyev R. S., Bumagin N. A., Shahab S. N., Filippovich L. N., Potkin V. I. Synthesis of Bisacridine Derivatives with Pyridine and 1,2-Azole Fragments. Russian Journal of General Chemistry, 2022, vol. 92, no. 1, pp. 40–53 (in Russian). https://doi.org/10.1134/s1070363222010078Пиридинсодержащие бензоциклопентахинолины и бензакридины и их четвертичные соли / Е. А. Дикусар, Е. А. Акишина, С. С. Ковальская [и др.] // Журнал общей химии. – 2023. – Т. 93, № 7. – С. 1023–1034. https://doi.org/10.31857/S0044460X23070053Dikusar E. A., Akishina E. A., Kovalskaya S. S., Grigoriev M. S., Fedoseeva M. A., Alekseeva K. A., Potkin V. I. Pyridinecontaining benzocyclopentaquinolines and benzacridines and their quaternary. Zhurnal obshhej himii = Journal of General Chemistry, 2023, vol. 93, no. 7, pp. 1023–1034 (in Russian). https://doi.org/10.31857/S0044460X23070053Acridine as an Anti-Tumour Agent: A Critical Review / P. Varakumar, K. Rajagopal, B. Aparna [et al.] // Molecules. – 2022. – Vol. 28, № 1. – Art. 193. https://doi.org/10.3390/molecules28010193Varakumar P., Rajagopal K., Aparna B., Raman K., Byran G., Lima C. M. G., Rashid S., Nafady M. H., Emran T. B., Wybraniec S. Acridine as an Anti-Tumour Agent: A Critical Review. Molecules, 2022, vol. 28, no. 1, art. 193. https://doi.org/10.3390/molecules28010193A Review on Acridines as Antiproliferative Agents / A. Baliwada, K. Rajagopal, P. Varakumar [et al.] // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. – 2022. – Vol. 22, № 21. – P. 2769–2798. https://doi.org/10.2174/1389557522666220511125744Baliwada A., Rajagopal K., Varakumar P., Raman K., Byran G. A Review on Acridines as Antiproliferative Agents. MiniReviews in Medicinal Chemistry, 2022, vol. 22, no. 21, pp. 2769–2798. https://doi.org/10.2174/-1389557522666220511125744Denny, W. A. Acridine derivatives as chemotherapeutic agents / W. A. Denny // Current Medicinal Chemistry. – 2022. – Vol. 9, № 18. – P. 1655–1665. https://doi.org/10.2174/0929867023369277Denny W. A. Acridine derivatives as chemotherapeutic agents. Current Medicinal Chemistry, 2022, vol. 9, no. 18, pp. 1655–1665. https://doi.org/10.2174/0929867023369277Novel tetra-acridine derivatives as dual inhibitors of topoisomerase II and the human proteasome / S. Vispé, I. Vandenberghe, M. Robin [et al.] // Biochemical Pharmacology. – 2007. – Vol. 73, № 12. – P. 1863–1972. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2007.02.016Vispé S., Vandenberghe I., Robin M., Annereau J. P., Créancier L., Pique V., Galy J. P., Kruczynski A., Barret J. M., Bailly C. Novel tetra-acridine derivatives as dual inhibitors of topoisomerase II and the human proteasome. Biochemical Pharmacology, 2007, vol. 73, no. 12, pp. 1863–1972. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2007.02.016Mechanisms of action of DNA intercalating acridine-based drugs: how important are contributions from electron transfer and oxidative stress? / B. C. Baguley, L. P. Wakelin, J. D. Jacintho, P. Kovacic // Current Medicinal Chemistry. – 2003. – Vol. 10, № 24. – P. 2643–2649. https://doi.org/10.2174/0929867033456332Baguley B. C., Wakelin L. P., Jacintho J. D., Kovacic P. Mechanisms of action of DNA intercalating acridine-based drugs: how important are contributions from electron transfer and oxidative stress? Current Medicinal Chemistry, 2003, vol. 10, no. 24, pp. 2643–2649. https://doi.org/10.2174/0929867033456332Novel acridine-based compounds that exhibit an anti-pancreatic cancer activity are catalytic inhibitors of human topoisomerase II / L. M. Oppegard, A. V. Ougolkov, D. N. Luchini [et al.] // European Journal of Pharmacology. – 2009. – Vol. 602, № 2–3. – P. 223–229. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2008.11.044Oppegard L. M., Ougolkov A. V., Luchini D. N., Schoon R. A., Goodell J. R., Kaur H., Billadeau D. D., Ferguson D. M., Hiasa H. Novel acridine-based compounds that exhibit an anti-pancreatic cancer activity are catalytic inhibitors of human topoisomerase II. European Journal of Pharmacology, 2009, vol. 602, no. 2–3, pp. 223–229. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2008.11.044Structure-activity relationships for substituted bis(acridine-4-carboxamides): a new class of anticancer agents / S. A. Gamage, J. A. Spicer, G. J. Atwell [et al.] // Journal of Medicinal Chemistry. – 1999. – Vol. 42, № 13. – P. 2383–2393. https://doi.org/10.1021/jm980687mGamage S. A., Spicer J. A., Atwell G. J., Finlay G. J., Baguley B. C., Denny W. A. Structure-activity relationships for substituted bis(acridine-4-carboxamides): a new class of anticancer agents. Journal of Medicinal Chemistry, 1999, vol. 42, no. 13, pp. 2383–2393. https://doi.org/10.1021/jm980687mСтруктурно-функциональный анализ биологической активности производных акридина / Э. Г. Деева, Я. В. Павловская, О. И. Киселев [и др.] // Вестник Российской академии медицинских наук. – 2004. – № 2. – С. 29–34.Deeva E. G., Pavlovskaya Ya. V., Kiselyov O. I., Kiselyov V. I., Piotrovsky L. В., Ershov F. I. The structural-and-functional analysis of the biological activity of acridine derivatives. Vestnik Rossiiskoi akademii medetsinskikh nauk = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2004, no. 2, pp. 29–34 (in Russian).A review of published data on acridine derivatives with different biological activites / J. S. Rupar, V. D. Dobričić, M. M. Aleksić [et al.] // Kragujevac Journal of Science. – 2018. – Vol. 40, № 1. – P. 83–101. https://doi.org/10.5937/kgjsci1840083rRupar J. S., Dobričić V. D., Aleksić M. M., Brborić J. S., Čudina O. A. A review of published data on acridine derivatives with different biological activites. Kragujevac Journal of Science, 2018, vol. 40, no. 1, pp. 83–101. https://doi.org/10.5937/kgjsci1840083rSubstituted benz[a]acridines and benz[c]acridines as mammalian topoisomerase poisons / D. Makhey, C. Yu, A. Liu [et al.] // Bioorganic and Medicinal Chemistry. – 2000. – Vol 8, № 5. – P. 1171–1182. https://doi.org/10.1016/S0968-0896(00)00048-1Makhey D., Yu C., Liu A., Liu L. F., LaVoie E. J. Substituted benz[a]acridines and benz[c]acridines as mammalian topoisomerase poisons. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2000, vol. 8, no. 5, pp. 1171–1182. https://doi.org/10.1016/S0968-0896(00)00048-1Nowak, K. Chemical structures and biological activities of bisand tetrakis-acridine derivatives: A review / K. Nowak // Journal of Molecular Structure. – 2017. – Vol. 1146. – P. 562–570. https://doi.org/10.1016/J.MOLSTRUC.2017.05.042Nowak K. Chemical structures and biological activities of bisand tetrakis-acridine derivatives: A review. Journal of Molecular Structure, 2017, vol. 1146, pp. 562–570. https://doi.org/10.1016/J.MOLSTRUC.2017.05.042General Atomic and Molecular Electronic-Structure System / M. W. Shmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz [et al.] // Journal of Computational Chemistry. – 1993. – Vol. 14. – № 7. – P. 1347–1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112Shmidt M. W., Baldridge K. K., Boatz J. A., Elbert S. T., Gordon M. S., Jensen J. H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K. A., Su S. J., Midus T. L., Dupnis M., Montgomery J. A. General Atomic and Molecular Electronic-Structure System. Journal of Computational Chemistry, 1993, vol. 14, no. 7, pp. 1347–1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112Putz, M. V. DFT chemical reactivity driven by biological activity: applications for the toxicological fate of chlorinated PAHs / M. V. Putz // Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry / ed. M. V. Putz, M. P. Mingos. – Berlin: Springer Link, 2013. – P. 181–231. https://doi.org/10.1007/978-3-642-32750-6_6Putz M. V., Putz A. M. DFT Chemical Reactivity Driven by Biological Activity: Applications for the Toxicological Fate of Chlorinated PAHs. Putz M., Mingos D. (eds.). Applications of Density Functional Theory to Biological and Bioinorganic Chemistry. Structure and Bonding, vol 150. Springer, Berlin, Heidelberg, 2013, pp. 181–231. https://doi.org/10.1007/978-3-642-32750-6_6Синтез структурных аналогов алкалоидов с изоксазольными и изотиазольными фрагментами / С. К. Петкевич, А. В. Клецков, А. П. Кадуцкий [и др.] // Журнал органической химии. – 2018. – Т. 54, № 12. – С. 1793–1800. https://doi.org/10.1134/S0514749218120129Petkevich S. K., Kletskov A. V., Kadutskii A. P., Dikusar E. A., Kozlov N. G., Potkin V. I. Synthesis of Alkaloid Analogs Containing Isoxazole and Isothiazole Fragments. Russian Journal of Organic Chemistry, 2018, vol. 54, no. 12, pp. 1807–1814. (in Russian). https://doi.org/10.1134/s1070428018120126

The authors declare that there are no conflicts of interest present.