Synthesis and activity studies on some novel benzothiazole-piperazine derivatives

Abstract

Bu çalışmada, N-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)-2-(N-sübstitüepiperazin-1-il)asetamit yapılarına sahip, dokuzu orjinal, on bileşik sentezlenmiştir. Bu bileşiklerin in vitro sitotoksik aktivitelerine sülforodamin B testi ile bakılmıştır.Başlangıç maddesi 2-amino-4-metilbenzotiyazol, benzen:trietilamin karışımında çözülmüş ve 2-kloro-N-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)asetamit sentezi için kloroasetil klorür ile asetillenmiştir. N-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)-2-(N-sübstitüepiperazin-1-il)asetamit, N-sübstitüe piperazin ve 2-kloro-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)asetamitin susuz K2CO3 ile aseton içindeki reaksiyonu ile sentezlenmiştir.Bileşiklerin yapıları UV, IR, 1H-NMR, 13C-NMR, kütle spektrumları ve elementel analiz ile aydınlatılmış, fiziksel özellikleri ve ince tabaka kromotografisindeki Rf değerleri belirlenmiştir. In vitro sitotoksik aktivite çalışmaları, sülforodamin B yöntemi ile meme (MCF7), karaciğer (HUH7) ve kolorektal (HCT116) kanser hücre hatlarında yapılmıştır.HCT116 kanser hücre hattına karşı genel olarak, aroil sübstitüe türevler daha etkin bulunmuştur. Bu hücre hattına en yüksek aktivite gösteren bileşikler; bileşik 1 (GI50= 3.5 µM), bileşik 8 (GI50= 0.9 µM) ve bileşik 10 (GI50= 1.3 µM)'dur.MCF7 hücre hattı üzerinde en yüksek aktiviteli bileşik N-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)-2-[4-(2-furoil)piperazin-1-il]asetamit (bileşik 10; GI50= 4.3 µM) olmuştur. Diğer yüksek aktiviteli türevler (bileşik 3; GI50= 9.7 µM) ve (bileşik 8; GI50= 9.2 µM)'tür. Bileşikler 5 ve 9 bu hücre hattına karşı sitotoksisite göstermemektedir. HUH7 hücre hattına karşı aroil sübstitüe türevler diğerlerinden daha etkin bulunmuştur. Bu hücre hattına karşı en yüksek aktiviteye sahip bileşik N-(4-metil-1,3-benzotiyazol-2-il)-2-(4-benzoilpiperazin-1-il)asetamit (bileşik 8; GI50= 0.7 µM) olmuştur. Ayrıca alkil türevleri, aril türevlerine göre daha az sitotoksisite göstermektedirler.Aroil sübstitüe bileşikler 8 ve 10 en aktif türevler olarak bulunmuştur. Ayrıca bileşik 8 ve 10 için Hoechst boyama ve FACS testleriyle yapılan ileri analizler ile bu bileşiklerin hücre siklusunu subG1 fazında durdurarak apoptoza neden oldukları açıklanmıştır.

In this study, ten compounds with structures of N-(4-methyl-1,3-benzothiazole-2-yl)-2-(N-substitutedpiperazine-1-yl)acetamide were prepared, of those, nine compounds are original. In vitro cytotoxic activities of these compounds were determined by sulphorodamine B assay.Starting material 2-amino-4-methylbenzothiazole was dissolved in benzene:triethylamine mixture and acetylated with chloroacetyl chloride to give 2-chloro-N-(4-methyl-1,3-benzothiazole-2-yl)acetamide. N-(4-methyl-1,3-benzothiazole-2-yl)-2-(N-substitutedpiperazine-1-yl)acetamide was synthesized with reaction of N-substituted piperazine and 2-chloro-N-(4-methyl-1,3-benzothiazole-2-yl)acetamide in acetone and with anhydrous K2CO3.Structure of compounds were elucidated with UV, IR, 1H-NMR, 13C-NMR, mass spectrometry and elemental analysis; also their physical characteristics and Rf values on thin layer chromatography were determined. In vitro cytotoxic activity screening of the compounds were performed with sulphorodamine B assay against breast (MCF7), hepatocellular (HUH7) and colorectal (HCT-116) cancer cell lines.Against HCT-116 cell line, in general, aroyl substituted derivatives were found to be more potent than others. The most active compounds against this cell line are compound 1 (GI50= 3.5 µM), compound 8 (GI50= 0.9 µM) ve compound 10 (GI50= 1.3 µM). Against MCF7 cell line, N-(4-methyl-1,3-benzothiazol-2-yl)-2-[4-(2-furoyl)piperazin-1-yl]acetamide (compound 10; GI50= 4.3 µM) is the most potent derivative. Other highly active derivatives are compound 6 (GI50= 9.7 µM) and compound 8 (GI50= 9.2 µM). Compounds 5 and 9 do not show cytotoxicity against this cell line.Against HUH7 cell line, aroyl substituted derivatives were more potent than others. The most potent compound against this cell line is N-(4-methyl-1,3-benzothiazol-2-yl)-2-(4-benzoylpiperazin-1-yl)acetamide (compound 8; GI50= 0.7 µM). In addition, alkyl derivatives have less cytotoxicity than aryl derivatives. Aroyl substituted compounds 8 and 10 were found to be the most active derivatives. In addition, further investigation of compounds 8 and 10 by Hoechst staining and FACS revealed that these compounds cause apoptosis by cell cycle arrest at subG1 phase.