234

N. P. Medvedeva1, I. S. Sapozhnikova1,  
V. L. Rusinov1, 2, E. N. Ulomskii1

1 Ural Federal University,
19 Mira Street, 620002, Ekaterinburg, Russia.

E-mail: nataly-medvedeva@yandex.ru
2 Institute of Organic Synthesis Ural Division of RAS,

22 Kovalevskaya Street/20 Academicheskaya Street, 
620990, Ekaterinburg, Russia.

E-mail: v. l.rusinov@urfu.ru

The redox transformations and nucleophilic 
replacements as possible metabolic reactions 

of the drug “Triazaverin”. The chemical 
modeling of the metabolic processes

As a model of metabolic transformations of antiviral drug “Triazaverin” and 
its analogues-2-alkylthio-6-nitro-1,2,4-triazolo[5,1-c][1,2,4]triazine-7-ones 
1a-d examined the oxidation of alkylthio groups to the corresponding sulfox-
ides 2a-d and sulfones 3a-d, as well as the process of nucleophilic substitution 
sulfonyloxy group of cysteine and cysteamine with the formation of compounds 
5 and 6.

Key words: biological active compounds; heterocycles; triazine; Triaza-
verin; antiviral drug.

© Medvedeva N. P., Sapozhnikova I. S., Rusinov V. L., Ulomskii E. N., 2015

introduction

The relevance of creating new 
antiviral drugs due to the joint action of 
such operating factors as the spread of so-
cially significant, particularly dangerous 
infections, and the emergence of patho-
genic viral strains resistant to existing 
drugs.

The antiviral drug “Triazaverin” and 
its analogues are highly effective in ex-
periments in vivo and decreased activity 
in experiments on cell cultures, suggest-
ing that the antiviral effect is not the “Tri-
azaverin”, and products of its transforma-
tions in the body. One way to identify 

such transformations in the organism is 
to predict the possible products of modi-
fications of the compounds and chemical 
synthesis models.

Based on the molecular structure 
of compounds 1a and study of chemi-

D
O

I:
 1

0.
15

82
6/

ch
im

te
ch

.2
01

5.
2.

3.
02

5



235

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

cal properties of nitroazolo[5,1-c][1,2,4]
triazines [1] can assume various variants 
of metabolism: redox transformations in 
the body (directions A, B) as the reduc-
tion of the nitro group under the action 
of a reductases (direction A), oxidation 
of alkylthio fragment under the action 
of oxidases (direction B) and its further 
transformation. The part transferases un-
der the action of N  – and S-nucleophils, 
such as lysine, arginine, cysteine could 
lead to the replacement of alkylthio- or 
nitro groups (directions C, D).

The hydrolytic enzymes are also quite 
capable to lead the transformation of “Tri-

azaverin” accompanying the degradation 
of triazine cycle with the break of bond 
C-N (direction E). The alkylation on the 
N-atom is possible too (direction F).

With regard to the redox transforma-
tions of “Triazaverin” that we previously 
established that after the intragastric 
administration of laboratory animals of 
the drug substance, there is a reduction 
of the nitro group with the formation of 
2-methylthio-6-amino-1,2,4-triazolo[5,1-
c][1,2,4]triazine-7-one [2], does not ex-
hibit antiviral action in vitro and, most 
likely, which is not applicable metabolite.

Results and Discussion

Considering the possibility of oxida-
tion of alkylthio groups under use “Triaza-
verin” and its analogues, it should be noted 
that in the majority of viral infections at 
an early stage of the process is increased 
generation of reactive oxygen species [3]. 
Based on the foregoing, it is natural to as-
sume that in these conditions can occur in 
the oxidation reaction of S-methyl group 
of “Triazaverin” characteristic, for example, 
for SH-containing amino acids of methio-
nine under oxidative stress.

In the present communication present 
data on the production model experi-
ments with the drug “Triazaverin”  – the 
study of the oxidation of S-methyl group 
and the behavior of oxidation products 
under the action of S-nucleophils. This 
approach allows, on the one hand, to pre-

dict the course of chemical reactions relat-
ed to the behavior of the drug in the body, 
and on the other hand, by the synthesis of 
the respective compounds to simulate the 
process of formation of covalent bonds 
of azolo[5,1-c]1,2,4-triazines with S-key 
fragments of proteins as cells and virus.

Redox-transformations of “Triazaverin” and its derivatives

The first aspect of this work was the 
synthesis of model compounds  – oxida-
tion of sulfhydryl groups in molecules of 
sodium salts of 2-alkylthio-6-nitro-1,2,4-

triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-ones 1a-d 
or in the associated N-H-acids compris-
ing the formation of heterocyclic sulfox-
ides 3a-d and sulfones 4a-d. Sulfoxides 

Scheme 1

The redox transformations and nucleophilic replacements as possible 
metabolic reactions of the drug “Triazaverin”. The chemical modeling 
of the metabolic processes



236

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

3a-d (Scheme 1) were obtained under the 
treatment of the compounds 1a-d or 2a-d 
by the equimolar quantity of 18 % hydro-
gen peroxide in the trifluoroacetic acid.

Further oxidation to the correspond-
ing sulfones 4a-d with the yields 62–71 % 
carried out by gradual addition of excess 
2.2 equivalent of 30 % hydrogen peroxide 
to the suspension of 2-alkylthio-1,2,4-
triazolo[5,1-c]-triazines in the trifluoro-
acetic acid at room temperature.

The represented reactions model the 
possible metabolic transformations of 

“Triazaverin” and its derivatives under the 
action of the active forms of oxygen in-
cluding hydrogen peroxide.

Nucleophilic replacement of methyl-
sulfonilic group. It is known that alkyl-
sulfonyl fragments are susceptible to the 
substitution reactions when interacting 
with nucleophiles [4]. With regard to the 
behavior of nitro group in “Triazaverin” 
but the susceptibility of the nitro group 
associated with aromatic (heteroaromat-
ic) cycle to the displacement under the 
nucleophiles [5] is well known.

Thus in the structure of 2-alkylsul-
fony l-1,2,4-t r i azolo[5,1-c]1,2,4-t r i a-
zine-7-ones 4a-d there are two groups that 
are susceptible to nucleophilic displace-
ment. This situation is of interest for the 
research of the comparative reactive abil-
ity of the easy outgoing groups CH3SO2-
in 1,2,4-triazole and NO2 in1,2,4-triazine 
cycles in the compounds 4a-d and also 

as the model of the behavior of “Triaza-
verin” in the organism. As the nucleo-
philic reagents in this work were used 
S-nucleophiles(cysteine and cysteamine), 
which can be regarded as models of pro-
tein fragments containing cysteine frag-
ment.

The substitution sulfonylic fragment 
in 2-methylsulfonyl-1,2,4-triazolo[5,1-
c]1,2,4-triazine 4a under the influence, 
as cysteine and cysteamine, occurs in dry 
methanol in the presence of triethylamine 
in a few days with the formation of com-
pounds 5 and 6- substitution products 
methylsulfonyl group with the yields 41–
46 % (Scheme 2).

The date of NMR 1H, IR-spectrosco-
py and elemental analysis for the com-
pounds 5, 6 correspond to the attributed 
structures.

The described displacement of alkyl- 
sulfonyl group in the compound 4a is 
the argument in favor of the assumption 
about the possible participation of this 
fragment in the metabolic transforma-
tions of “Triazaverin”.

Experiment part

NMR1H and 13C spectra were record-
ed on a spectrometer Bruker DRX-400 
(400 and 100 MHz, respectively) in 
DMSO-d6 and D2O. The chemical shifts 
are recorded in σ scale relatively inter-
nal standard TMS for NMR1H spectra. 

Elemental analyses were performed on 
CHNS-analyzer “Perkin Elmer 2400-II”. 
IR spectra (4000–400 cm–1) of the re-
ceived compounds were recorded on 
a spectrophotometer “Perkin Elmer 
Spectrum One BFTIR” in thin layer of a 

Scheme 2

Medvedeva N. P., Sapozhnikova I. S., 
Rusinov V. L., Ulomskii E. N.



237

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

sample (DRA). Reaction monitoring and 
the individuality of the synthesized com-
pounds was performed by TLC plates 
Sorbfil in the systems: ethyl acetate and 
butanol-acetic acid-water 4:1:1.

General methods 1 for preparation of 
2-alkylsulfinyl-6-nitro-1,2,4-triazolo[5,1-
c]1,2,4-triazin-7-ones (3a-d).

To a suspension 0.01 mol of so-
dium salt 2-alkylthio-6-nitro-1,2,4-
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazin-7-one (1) in 
10 mL of trifluoroacetic acid by mixing 
was added 1.78 ml (1 eq.) of 18 % hydro-
gen peroxide. The reaction mass is mixed 
at room temperature during 3 hours. The 
resulting solid precipitate was filtered and 
was crystallized from iso-propanol.

2 - M e t h y l s u l f i n y l - 6 - n i t r o - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (3a) 
was obtained on the general methods 
1 from compound 1a in terms of beige 
crystalline solid, yield 70 %, mp 256 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 9.84 
(1H, уш.с., NH), 3.05 (3Н, с, CH3); 

13C 
NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 169.09 (C2), 
157.32 (C3a), 144.05 (C7), 143.57 (C6), 
25.58 (СН3SO); IR (ν/sm

-1): 1750 (С=O); 
1036 (–SO-); 1553,1340 (NO2); elemen-
tal analysis, calculated for С5H4N6O4S %: 
С  24.59, H 1.65, N 34.42. Found, %: C 
24.62, H 1.43, N 34.28.

2 - E t h y l s u l f i n y l - 6 - n i t r o - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (3b) 
was obtained on the general methods 1 
from compound 1b in terms of beige crys-
talline solid. Yield 74 %, mp 227 °C, 1H 
NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 11.16 (1H, 
br.s., NH), 3.36–3.16 (2Н, m, СН2), 1.24 
(3H, t, J = 7.4, CH3); 

13C NMR (DMSO-
d6, 100 MHz): 168.34 (C2), 157.58 (C3a), 
144.36 (C7), 143.87 (C6), 46.64 (CH2SO), 
6.15 (СН3); IR (ν/sm

-1): 1748 (С=O); 
1022 (–SO-); 1552, 1336 (NO2); elemen-

tal analysis, calculated for С6H6N6O4S, 
%: С  27.91, H 2.34, N 32.55. Found, %:  
C 27.87, H 2.27, N 32.31.

2 - P r o p y l s u l f i n y l - 6 - n i t r o - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (3c) 
was obtained on the general methods 
1 from compound 1c in terms of beige 
crystalline solid. Yield 72 %, mp 222 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 8.41 (1H, 
br.s., NH), 3.29–3.18 (2Н, m, SOCH2), 
1.78–1.55 (2Н, m, СН2), 1.01 (3H, t, J = 7.4, 
СН3); 

13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 
168.19 (C2), 157.87 (C3a), 144.19 (C7), 
143.46 (C6), 54.15 (CH2SO), 15.21 (СН2), 
12.94 (СН3); IR (ν/sm

-1): 1748 (С=O); 
1013 (–SO-); 1556, 1336 (NO2); elemen-
tal analysis, calculated for С7H8N6O4S, %: 
С  30.88, H 2.96, N 30.87. Found, %:  
C 30.82, H 3.12, N 30.77.

2 - i s o - Propy l su l f i ny l - 6 - n itro - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (3d) 
was obtained on the general methods 
1 from compound 1d in terms of beige 
crystalline solid. Yield 77 %, mp 239 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 7.60 (1H, 
br.s., NH), 3.49–3.38 (1Н, m, СН), 1.27 
(6H, dd, J = 6.8, 2СН3); 

13C NMR (DM-
SO-d6, 100 MHz): 167.79 (C2), 157.42 
(C3a), 144.33 (C7), 143.86 (C6), 53.07 
(CHSO), 15.92 (СН3), 14.59 (СН3); IR (ν/
sm–1): 1752 (С=O); 992(–SO–); 1555, 1342 
(NO2); elemental analysis, calculated for 
С7H8N6O4S, %: С  30.88, H 2.96, N 30.87. 
Found, %: C 31.07, H 2.95, N 30.89.

The general methods 2 for prepara-
tion of 2-alkylsulfonyl-6-nitro-1,2,4-
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazin-7-ones (4a-d).

To a suspension 0.01 mol of sodium salt 
2-alkylthio-6-nitro-1,2,4-triazolo[5,1-
c]1,2,4-triazin-7-one (1) in 14 mL of tri-
fluoroacetic acid by mixing dropwise was 
added 4 ml (2 eq.) of 30 % hydrogen per-
oxide in order that a temperature wasn’t 

The redox transformations and nucleophilic replacements as possible 
metabolic reactions of the drug “Triazaverin”. The chemical modeling 
of the metabolic processes



238

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

above 80 oC. Then the reaction mass was 
mixed at a room temperature during 
3  hours, the precipitate was filtered and 
crystallized from iso-propanol.

2 - M e t h y l c u l f o n y l - 6 - n i t r o 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (4a) 
was obtained on the general methods 
2 from compound 1a in terms of beige 
crystalline solid. Yield 66 %, mp 275 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 7.57 (1H, 
br.s., NH), 3.41 (3Н, s, CH3); 

13C NMR 
(DMSO-d6, 100 MHz): 163.86 (C2), 158.41 
(C3a), 144.69 (C7), 143.64 (C6), 41.84 
(СН3SO2); IR (ν/sm

-1): 1759 (С=O); 1347, 
1138 (–SO2-); 1570, 1323 (NO2);); elemen-
tal analysis, calculated for С5H4N6O5S, %: 
С  23.08, H 1.55, N 32.30. Found, %: C 
23.21, H 1.31, N 32.33.

2 - E t h y l s u l f o n y l - 6 - n i t r o - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (4b) 
was obtained on the general methods 
2 from compound 1b in terms of beige 
crystalline solid. Yield 64 %, mp 259 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 9.71 (1H, 
br.s., NH), 3.52 (2H, qv., J = 7.4, СН2), 1.33 
(3H, t, J = 7.4, CH3); 

13C NMR (DMSO-
d6, 100 MHz): 162.82 (C2), 158.93 (C3a), 
145.06 (C7), 144.02 (C6), 48.54 (CH2SO2), 
7.25 (СН3); IR (ν/sm

-1): 1759 (С=O); 1311, 
1140 (–SO2-); 1557, 1332 (NO2); elemen-
tal analysis, calculated for С6H6N6O5S, %: 
С  26.28, H 2.21, N 30.65. Found, %: C 
26.44, H 2.20, N 30.43.

2 - P r o p y l s u l f o n y l - 6 - n i t r o - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (4c) 
was obtained on the general methods 2 
from compound 1c in terms of beige crys-
talline solid. Yield 71 %, mp 264 °C, 1H 
NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 11.98 (1H, 
br.s., NH), 3.53 (2Н, t, J = 7.6, SO2CH2), 
1.76–1.67 (2Н, m, СН2), 0.98 (3H, t,  
J = 7.4, СН3); 

13C NMR (DMSO-d6,  
100 MHz): 163.22 (C2), 158.44 (C3a), 

144.91 (C7), 143.99 (C6), 55.35 (CH2SO2), 
16.20 (СН2), 12.94 (СН3); IR (ν/sm

–1): 
1748 (С=O); 1293, 1139 (–SO2

–); 1556, 
1326 (NO2); elemental analysis, calculat-
ed for С7H8N6O5S, %: С 29.17, H 2.80, N 
29.16. Found, %: C 29.01, H 2.88, N 29.24.

2 - i s o - Propy l su l f i ny l - 6 - n itro - 1 , 2 , 4 -
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine-7-one (4d) 
was obtained on the general methods 
2 from compound 1d in terms of beige 
crystalline solid. Yield 62 %, mp 282 °C, 
1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 8.27 (1H, 
br.s., NH), 3.73–3.63 (1Н, m, СН), 1.35 
(6H, d, J = 6.8, 2СН3); 

13C NMR (DM-
SO-d6, 100 MHz): 161.91 (C2), 158.80 
(C3a), 144.98 (C7), 144.02 (C6), 54.30 
(CHSO2), 15.02 (2СН3); IR (ν/sm

-1): 1749 
(С=O); 1311, 1135 (–SO2-); 1556, 1326 
(NO2); elemental analysis, calculated for 
С7H8N6O5S, %: С  29.17, H 2.80, N 29.16. 
Found, %: C 29.11, H 2.69, N 29.00.

The general methods 3 of nucleo-
philic replacement in 2-methylsulfo-
nyl-6-nitro-1,2,4-triazolo[5,1-c]1,2,4-tri-
azin-7-one.

To a suspension 0.001 mol of cyste-
ine (or cysteamine) in 20 ml of methanol 
were added triethylamine and were mixed 
at the argon atmosphere during 5 min, 
then to a reaction mass were added equiv-
alent of 2-alkylsulfonyl-triazolotriazin 
and were refluxed. The end of reaction is 
determined by TLC in system: butanol-
acetic acid-water 4:1:1. The resulting solid 
precipitate was washed with iso-propanol.

Triethylammonium salt of 
(2’-amino-2’-c arb o et hoxyet hy lt hio)-
6-nit ro-1,2,4-t r iazolo[5,1-c]t r iazine  
hydrochloride (5) was obtained with use 
of the general methods 3 and 3 equivalent 
of triethylamine. The product was crys-
tallized from the water ethanol in terms 
of canary crystalline solid. Yield 46 %, 

Medvedeva N. P., Sapozhnikova I. S., 
Rusinov V. L., Ulomskii E. N.



239

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

mp 158 °C, 1H NMR (D2O, 400 MHz): 
4.27 (1Н, dd, J = 7.5, 3.8, CHN), 3.98 
(1Н, dd, J = 15.2, 3.8, Нa in SCH2), 3.66 
(1Н, dd, J = 15.2, 7.5, Нb in SCH2), 3.21 
(6H, qv., J = 7.28, 3СН2), 1.29 (9H, t, J = 
7.28, 3CH3); 

13C NMR (D2O, 100 MHz): 
172.02 (COO-), 166.09 (C2), 159.16 (C3a), 
144.55 (C7), 143.06 (C6), 54.47 (CHN), 
46.71 (3CH2), 31.67 (SCH2), 8.27 (3CH3); 
IR (ν/sm–1): 1682, 1615 (С=О); 1504, 1361 
(NO2); elemental analysis, calculated for 
С13H22N8O5S*Н2О, %: С 37.10, H 5.71, N 
26.63. Found, %: C 36.96, H 5.56, N 26.72.

2-(2’-Amino-ethylthio)-6-nitro-1,2,4-
triazolo[5,1-c]1,2,4-triazine hydrate (6) 

was obtained with use of the general 
methods 3 and 2 equivalent of trieth-
ylamine. The product was crystallized 
from the water ethanol in terms of canary 
crystalline solid. Yield 41 %, mp 285 °C, 
1H NMR (D2O, 400 MHz): 3.58 (2H, t,  
J = 7.03, NCH2), 3.49 (2H, t, J = 7.03, SCH2); 
13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 163.95 
(C2), 160.12 (C3a), 144.77 (C7), 142.94 (C6), 
38.69 (CH2N), 27.87 (SCH2); IR (ν/sm

-1): 
1690 (С=О); 1514, 1371 (NO2); 3521 
(broadened) (–NH3

+); elemental analy-
sis, calculated for С6H7N7O3S*Н2О, %: 
С  26.18, H 3.27, N 35.64. Found, %:  
C 25.91, H 2.98, N 35

1. Rusinov  V. L., Ulomskii  Е. N., Chupakhin  О. N., Charushin  V. N.  Azolo[5,1-c]-1,2,4-tri-
azines as a new class of antiviral compounds. Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2008; 57(5): 
985–1014. DOI: 10.1007/s11172–008–0130–8.

2. Karpenko  I., Deev  S., Kiselev  O., Charushin  V., Rusinov  V., Ulomsky  E., Deeva  E., Yan-
varev D., Ivanov A., Smirnova O., Kochetkov S., Chupakhin O., Kukhanova M. Antiviral 
properties, metabolism, and pharmacokinetics of a novel azolo-1,2,4-triazine-derived 
inhibitor of influenza A and B virus replication. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 
2010; 54(5): 2017–2022. DOI: 10.1128/AAC.01186–09.

3. Denicola A., Radi R. Peroxynitrite and drug-dependent toxicity. Toxicology. 2005; 208(2): 
273–288. DOI: 10.1016/j.tox.2004.11.023.

4. Liu J., Dang Q., Wei Z., Zhang H., Bai X. Parallel solution-phase synthesis of a 2,6,8,9-te-
trasubstituted purine library via a sulfur intermediate. J. of Combinatorial Chemistry. 
2005; 7(4): 627–636. DOI: 10.1021/cc049819p.

5. Rusinov  V. L., Ulomskii  Е. N., Chupakhin  О. N., Petrov  А.  Yu., Sharonov  Е. А.  Ni-
troazines. 9. Characteristic features of nucleophilic substitution of the nitro group in 
dihydroazolo[5,1-c] [1,2,4]triazines. Chemistry of Heterocyclic Compounds. 1989; 25(2): 
209–213. DOI: 10.1007/BF00479921.

The redox transformations and nucleophilic replacements as possible 
metabolic reactions of the drug “Triazaverin”. The chemical modeling 
of the metabolic processes



240

Н. Р. Медведева1, И. С. Сапожникова1,  
В. Л. Русинов1,2, Е. Н. Уломский1

1 Уральский федеральный университет
620002 Екатеринбург, ул. Мира, 19.
E-mail: nataly-medvedeva@yandex.ru

2 Институт органического синтеза УрО РАН
620990 Екатеринбург ул. С. Ковалевской, 22 / 

Академическая, 20.
E-mail: v. l.rusinov@urfu.ru

Редокс превращения и нуклеофильные 
замещения как возможные метаболические 

реакции препарата «Триазавирина». 
Химическое моделирование процессов 

метаболизма

В качестве модельных метаболических превращений противовирусного 
препарата «Триазавирин» и его аналогов – 2-алкилтио-6-нитро-1,2,4-три-
азоло-[5,1-c][1,2,4]триазин-7-онов 1a-d рассмотрены реакции окисления 
алкитиогруппы с образованием соответствующих сульфоксидов 2a-d и суль-
фонов 3a-d, а также процесс нуклеофильного замещения сульфонильной 
группы цистеином и цистеамином с образованием соединений 5 и 6.

Ключевые слова: биологически активные соединения, гетероциклы, 
триази, триазаверин, антивирусные препараты.

© Медведева Н. Р., Сапожникова И. С., Русинов В. Л., Уломский Е. Н., 2015

У
Д

К
: 5

44
.6

53
.2

2:
 5

44
.6

.0
18

.4
2-

14
3

Введение

Актуальность создания новых 
противовирусных средств обусловле-
на совместным действием таких пос-
тоянно действующих факторов, как 
распространение социально значимых, 
особо опасных инфекций, а  также по-
явление патогенных вирусных штам-
мов, устойчивых к  действию сущест-
вующих лекарственных средств.

Противовирусный препарат «Триа-
завирин» и  его аналоги обладают вы-
сокой эффективностью в  опытах in 

vivo [1] и  пониженной активностью 
в  экспериментах на клеточных куль-
турах, что позволяет предположить 
противовирусное действие не самого 



241

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

«Триазавирина», а  продуктов его прев-
ращений в  организме. Одним из спо-
собов выявления таких превращений 
является прогнозирование возможных 
продуктов модификаций соединений 
и химический синтез моделей.

Исходя из молекулярной структу-
ры соединения 1а и  изучения химиче-
ских свойств нитроазоло[5,1-c][1,2,4]
триазинов, можно предположить раз-
личные варианты метаболизма [1]. 
Редокс-превращения в  организме: (на-
правления A, B) как восстановление 
нитрогруппы под действием редуктаз 
(направление A); окисление алкилти-
офрагмента под действием оксидаз 
(направление B) и  его дальнейшие 
превращения. Участие трансфераз при 
действии N- и  S-нуклеофилов, таких, 
например, как лизин, аргинин, цисте-
ин способно приводить к  замещению 

алкилтио- или нитрогрупп (направле-
ния C, D).

Гидролитические ферменты также 
вполне способны обусловливать прев-
ращения «Триазавирина®», сопрово-
ждающиеся деструкцией триазинового 
цикла с  разрывом связи С-N (направ-
ление E). Возможно и  алкилирование 
по атому азота (направление F).

Что касается редокс-превращений 
«Триазавирина», то ранее нами было 
установлено, что при внутрижелудоч-
ном ведении лабораторным животным 
субстанции препарата происходит 
восстановление нитрогруппы с  обра-
зованием  – 2-метилтио-6-амино-1,2,4-
триазоло[5,1-c][1,2,4]триазин-7-она 
[2], не проявляющего противовирус- 
ного действия в экспериментах in vitro 
и, скорее всего, не являющегося дейст-
вующим метаболитом.

Результаты и обсуждение

Рассматривая возможность окисле-
ния алкилтиогрупп при использова-
нии «Триазавирина®» и  его аналогов, 
нужно отметить, что при большинст-
ве вирусных инфекций уже на ранней 
стадии процесса происходит усиление 
генерирования активных форм ки-
слорода [3]. Исходя из изложенного 
естественно предположить, что в  этих 
условиях могут происходить реакции 
окисления S-метильной группы «Три-
азавирина», свойственные, например, 
для SH-содержащей аминокислоты 
метионина при окислительном стрессе.

В настоящем сообщении приво-
дятся данные о  постановке модель-

ных экспериментов с  препаратом 
«Триазавирин»  – изучение окисления 
S-метильной группы и  поведения 
продуктов окисления под действием 
S-нуклеофилов. Такой подход позво-
ляет, с  одной стороны, предсказать 
течение химических реакций, сопут-
ствующих поведению препарата в  ор-
ганизме, а  с  другой стороны, путем 
синтеза соответствующих соединений 
смоделировать процесс образования 
ковалентных связей азоло[5,1-c]-1,2,4-
триазинов с  S-фрагментами ключевых 
белков как клетки, так и вируса.

Редокс-превращения «Триазавирина» и его производных

Первым аспектом работы стал син-
тез модельных соединений – окисление 

сульфгидрильной группы в  молекулах 
натриевых солей 2-алкилтио-6-ни-

Редокс превращения и нуклеофильные замещения как возможные 
метаболические реакции препарата «Триазавирина».  
Химическое моделирование процессов метаболизма



242

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

тро-1,2,4-триазоло[5,1-c]-1,2,4-три-
азин-7-онов 1a-d или сопряженных 
с  ними N-H кислот 2a-d, включающее 
образование гетероциклических суль-
фоксидов 3a-d и  сульфонов 4a-d. При 
обработке соединений 1a-d или 2а-d 
эквимолярным количеством 18 %-го 
пероксида водорода в  трифторуксу-
сной кислоте получены сульфоксидоы 
3a-d (схема 1).

Дальнейшее окисление до соответ-
ствующих сульфонов 4а-d с  выходами 
62–71 % осуществлено постепенным 
прибавлением избытка 2,2 эквива-
лента 30 % H2O2 к  суспензии 2-алкил-
тио-1,2,4-триазоло[5,1-с]триазинов 
1а-d в  трифторуксусной кислоте при 
комнатной температуре.

Представленные реакции моде-
лируют возможные метаболические 
превращения «Триазавирина» и  его 
производных под действием активных 
форм кислорода, включая H2O2.

Нуклеофильное замещение метил-
сульфонильной группы. Известно, что 
алкилсульфонильные фрагменты вос-
приимчивы к  реакциям замещения 
при взаимодействии с  нуклеофилами 
[4]. Что касается поведения нитрог-
руппы в  «Триазавирине», то хорошо 

известна склонность NO2-группы, свя-
занной с  ароматическим (гетероаро-
матическим) циклом к замещению под 
действием нуклеофилов [5].

Таким образом, в  структуре 2-ал-
килс ульф онил-1,2,4-т риа з оло-[5,1-
c]-1,2,4-триазин-7-онов 4a-d присут-
ствуют две группировки, склонные 
к  нуклеофильному вытеснению. Эта 
ситуация представляет интерес для 
исследования сравнительной реакци-
онной способности легкоуходящих 
групп  – CH3SO2- в  1,2,4-триазольном 
и  NO2- в  1,2,4-триазиновом циклах 
в  соединениях 4a-d, а  также как мо-
дель поведения «Триазавирина» в  ор-
ганизме. В  качестве нуклеофильных 
реагентов в  настоящей работе ис-
пользовались S-нуклеофилы (цистеин 
и  цистеамин), которые можно рассма-
тривать как модели фрагментов белков, 
содержащих цистеиновый фрагмент.

Замещение сульфонильного фраг-
мента в  2-метилсульфонил-1,2,4-
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазине 4а под 
действием как цистеина, так и  цисте-
амина происходит при кипячении 
в  сухом метаноле в  присутствии три-
этиламина в  течение нескольких дней 
с  образованием соединений 5 и  6  – 
продуктов замещения метилсульфо-
нильной группы с  выходами 41–46 % 
(схема 2).

Данные ЯМР, ИК-спектроскопии 
и элементного анализа для соединений 

Схема 2

Схема 1

Медведева Н. Р., Сапожникова И. С., 
Русинов В. Л., Уломский Е. Н.



243

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

5, 6 соответствуют приписываемым 
структурам.

Описанное замещение алкилсуль-
фонильной группы в  соединении 4а 

является аргументами в  пользу пред-
положения о  возможном участии это-
го фрагмента в  метаболических прев-
ращениях «Триазавирина».

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1H и  13С получены 
на приборе Bruker DRX-400 (400 МГц 
для 1H и  100 МГц для 13С) в  ДМСО-
d6, и  D2O, химические сдвиги приве-
дены в  δ-шкале относительно вну-
треннего стандарта для спектров 1H 
ЯМР  – ТМС. Элементные анализы (С, 
H, N) были проведены на анализато-
ре «Perkin Elmer 2400-II CHNS/O». ИК 
спектры (4000–400 см–1) полученных 
соединений записаны на спектрометре 
«Perkin Elmer Spectrum One B FTIR» 
в  тонком слое образца (DRA). Контр-
оль за ходом реакций и  чистотой син-
тезированных соединений осуществ-
ляли с  помощью ТСХ на пластинках 
Sorbfil (фирма ЗАО «Сорбполимер») 
в  системах этилацетат и  бутанол-уксу-
сная кислота-вода 4:1:1.

Общая методика 1 получения 
2-а лки лс ульфини л-6-ни т р о-1,2,4-
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-онов 
(3a-d). К  суспензии 0,01 моль натри-
евой соли 2-алкилтио-6-нитро-1,2,4-
триазоло[5,1-с]1,2,4-триазин-7-она (1) 
в 10 мл трифторуксусной кислоты при 
перемешивании добавляют 1,78 мл 
(1  экв) 18 %-й перекиси водорода. Ре-
акционную массу перемешивают при 
комнатной температуре три часа, оса-
док отфильтровывают и  кристаллизу-
ют из изо-пропанола.

2-Ме тилс ульфинил-6-нит ро-1,2,4-
триазоло[5,1-с]1,2,4-триазин-7-он (3a) 
был получен из соединения 1а с  ис-
пользованием общей методики 1 в виде 
бежевых кристаллов, выход 70 %, mp 

256 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 
9,84 (1H, уш.с., NH), 3,05 (3Н, с, CH3); 
13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 169,09 
(C2), 157,32 (C3a), 144,05 (C7), 143,57 (C6), 
25,58 (СН3SO); IR (ν/sm

–1): 1750 (С=O); 
1036 (–SO-); 1553,1340 (NO2); Элемент. 
анализ С5H4N6O4S, вычислено %: С  – 
24,59, H  – 1,65, N  – 34,42, найдено, %: 
C – 24,62, H – 1,43, N – 34,28.

2 - Э т и л с у л ь фи н и л - 6 - н и т р о - 1 , 2 , 4 -
триазоло[5,1-с]1,2,4-триазин-7-он (3b) 
был получен из соединения 1b с  ис-
пользованием общей методики 1 в виде 
бежевых кристаллов, выход 74 %, mp 
227 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 
11,16 (1H, уш.с., NH), 3,36–3,16 (2Н, м, 
СН2), 1,24 (3H, т, J = 7,4, CH3); 13C NMR 
(DMSO-d6, 100 MHz): 168,34 (C2), 157,58 
(C3a), 144,36 (C7), 143,87 (C6), 46,64 
(CH2SO), 6,15 (СН3); IR (ν/sm

-1): 1748 
(С = O); 1022 (–SO-); 1552, 1336 (NO2); 
Элемент анализ С6H6N6O4S, вычисле-
но %: С – 27,91, H – 2,34, N – 32,55, най-
дено, %: C – 27,87, H – 2,27, N – 32,31.

2-Пропилс ульфинил-6-нитро-1,2,4-
триазоло[5,1-с]1,2,4-триазин-7-он (3c) 
был получен из соединения 1c с  ис-
пользованием общей методики 1 в виде 
бежевых кристаллов, выход 72 %, mp 
222 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 
8,41 (1H, уш.с., NH), 3,29–3,18 (2Н, м, 
SOCH2), 1,78–1,55 (2Н, м, СН2), 1,01 
(3H, т, J = 7,4, СН3); 

13C NMR (DMSO-
d6, 100 MHz): 168,19 (C2), 157,87 (C3a), 
144,19 (C7), 143,46 (C6), 54,15 (CH2SO), 
15,21 (СН2), 12,94 (СН3); IR (ν/sm

–1): 
1748 (С = O); 1013 (–SO–); 1556, 1336 

Редокс превращения и нуклеофильные замещения как возможные 
метаболические реакции препарата «Триазавирина».  
Химическое моделирование процессов метаболизма



244

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

(NO2); Элементный анализ С7H8N6O4S, 
вычислено %: С  – 30,88, H  – 2,96, N  – 
30,87, найдено, %: C  – 30,82, H  – 3,12, 
N – 30,77.

2 - изо - П р о п и л с у л ь ф и н и л - 6 - н и -
т р о-1,2,4-т риа з оло[5,1-с]-1,2,4-т риа-
зин-7-он (3d) был получен из соеди-
нения 1d с  использованием общей 
методики 1 в  виде бежевых кристал-
лов, выход 77 %, mp 239 °C, 1H NMR 
(DMSO-d6, 400 MHz): 7,60 (1H, уш.с., 
NH), 3,49–3,38 (1Н, м, СН), 1,27 (6H, дд, 
J = 6,8, 2СН3); 

13C NMR (DMSO-d6, 100 
MHz): 167,79 (C2), 157,42 (C3a), 144,33 
(C7), 143,86 (C6), 53,07 (CHSO), 15,92 
(СН3), 14,59 (СН3); IR (ν/sm

-1): 1752 
(С=O); 992 (–SO-); 1555, 1342 (NO2); 
Элементный анализ С7H8N6O4S, вычи-
слено %: С  – 30,88, H  – 2,96, N  – 30,87, 
найдено, %: C  – 31,07, H  – 2,95, N  – 
30,89.

Общая методика 2 получения 
2-а лки лс ульф они л-6-ни т р о-1,2,4-
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-онов 
(4a-d). К  суспензии 0,01 моль натри-
евой соли 2-алкилтио-6-нитро-1,2,4-
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она 
(1) в  14 мл трифторуксусной кислоты 
при перемешивании по каплям до-
бавляют 4 мл (2 экв) 30 % перекиси 
водорода так, чтобы температура не 
превышала 80 °C. Далее реакционную 
массу перемешивают при комнатной 
температуре еще три часа, осадок от-
фильтровывают и  кристаллизуют из 
изо-пропанола.

2-Ме тилс ульфонил-6-нит ро-1,2,4-
т ри а з ол о [ 5 , 1 - с ] - 1 , 2 , 4 - т ри а з и н - 7 - он 
(4a) был получен из соединения 1а 
с  использованием общей методики 
2 в  виде бежевых кристаллов, выход 
66 %, mp 275 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 
400 MHz): 7,57 (1H, уш.с., NH), 3,41 (3Н, 

с, CH3); 
13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 

163,86 (C2), 158.41 (C3a), 144,69 (C7), 
143,64 (C6), 41,84 (СН3SO2); IR  
(ν/sm–1): 1759 (С = O); 1347, 1138 
(–SO2

–); 1570, 1323 (NO2); Элементный 
анализ С5H4N6O5S, вычислено %: С  – 
23,08, H  – 1,55, N  – 32,30, найдено, %: 
C – 23,21, H – 1,31, N – 32,33.

2 - Э т и л с у л ь ф он и л - 6 - н и т р о - 1 , 2 , 4 -
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-он (4b) 
был получен из соединения 1b с  ис-
пользованием общей методики 2 в виде 
бежевых кристаллов, выход 64 %, mp 
259 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz): 
9,71 (1H, уш.с., NH), 3,52 (2H, кв., J = 
7,4, СН2), 1,33 (3H, т, J = 7,4, CH3); 13C 
NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 162,82 
(C2), 158,93 (C3a), 145,06 (C7), 144,02 
(C6), 48,54 (CH2SO2), 7,25 (СН3); IR (ν/
sm-1): 1759 (С=O); 1311, 1140 (–SO2-); 
1557, 1332 (NO2); Элементный анализ 
С6H6N6O5S, вычислено %: С – 26,28, H – 
2,21, N  – 30,65, найдено, %: C  – 26,44, 
H – 2,20, N – 30,43.

2-Пропилс ульфонил-6-нитро-1,2,4-
т ри а з ол о [ 5 , 1 - с ] - 1 , 2 , 4 - т ри а з и н - 7 - он 
(4c) был получен из соединения 1c 
с  использованием общей методики 
2 в  виде бежевых кристаллов, выход 
71 %, mp 264 °C, 1H NMR (DMSO-d6, 
400 MHz): 11,98 (1H, уш.с., NH), 3,53 
(2Н, т, J = 7,6, SO2CH2), 1,76–1,67 (2Н, м, 
СН2), 0,98 (3H, т, J = 7,4, СН3); 

13C NMR 
(DMSO-d6, 100 MHz): 163,22 (C2), 158,44 
(C3a), 144,91 (C7), 143,99 (C6), 55,35 
(CH2SO2), 16,20 (СН2), 12,94 (СН3); IR 
(ν/sm–1): 1748 (С=O); 1293, 1139 (–SO2

-); 
1556, 1326 (NO2); Элементный анализ 
С7H8N6O5S, вычислено %: С – 29,17, H – 
2,80, N  – 29,16, найдено, %: C  – 29,01, 
H – 2,88, N – 29,24.

2 - изо - П р о п и л с у л ь ф и н и л - 6 - н и -
т р о-1,2,4-т риа з оло[5,1-с]-1,2,4-т риа-

Медведева Н. Р., Сапожникова И. С., 
Русинов В. Л., Уломский Е. Н.



245

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

зин-7-он (4d) был получен из соеди-
нения 1d с  использованием общей 
методики 3 в  виде бежевых кристал-
лов, выход 62 %, mp 282 °C, 1H NMR 
(DMSO-d6, 400 MHz): 8,27 (1H, уш.с., 
NH), 3,73–3,63 (1Н, м, СН), 1,35 (6H, д, 
J = 6,8, 2СН3); 

13C NMR (DMSO-d6, 100 
MHz): 161,91 (C2), 158,80 (C3a), 144,98 
(C7), 144,02 (C6), 54,30 (CHSO2), 15,02 
(2СН3); IR (ν/sm

-1): 1749 (С=O); 1311, 
1135 (–SO2-); 1556, 1326 (NO2); Элемен-
тный анализ С7H8N6O5S, вычислено %: 
С  – 29,17, H  – 2,80, N  – 29.16, найде-
но, %: C – 29,11, H – 2,69, N – 29,00.

Общая методика 3 нуклеофиль-
ного замещения в  2-метилсульфо-
нил-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-
1,2,4-триазин-7-оне. К суспензии 0,001 
моль цистеина (или цистеамина) в  20 
мл метанола прибавляют триэтиламин 
и  перемешивают в  атмосфере арго-
на в  течение пяти минут, затем в  ре-
акционную массу вносят эквивалент 
2-алкилсульфонил-триазолотриазина 
и  кипятят. Окончание реакции опре-
деляют по ТСХ в  системе бутанол-ук-
сусная кислота-вода 4:1:1, после чего 
реакционную массу упаривают досуха. 
Полученный осадок промывают изо-
пропиловым спиртом и  очищают от 
примесей.

Триаэтиламмониевую соль 
(2'-амино-2'-кар б оксиэ тил тио)-6-ни-
тро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазина 
гидрат (5) получают с использованием 

общей методики 3 и  3 экв. триаэтила-
мина. Продукт кристаллизуют из вод-
ного этанола в  виде ярко-желтых кри-
сталлов, выход 46 %, mp 158 °C, 1H NMR 
(D2O, 400 MHz): 4,27 (1Н, дд, J = 7,5, 
3,8, CHN), 3,98 (1Н, дд, J = 15,2, 3,8, Нa 
в  SCH2), 3,66 (1Н, дд, J = 15,2, 7,5, Нb 
в  SCH2), 3,21 (6H, кв., J = 7,28, 3СН2), 
1,29 (9H, т, J = 7,28, 3CH3); 13C NMR 
(D2O, 100 MHz): 172,02 (COO

-), 166,09 
(C2), 159,16 (C3a), 144,55 (C7), 143,06 (C6), 
54,47 (CHN), 46,71 (3CH2), 31,67 (SCH2), 
8,27 (3CH3); IR (ν/sm

–1): 1682, 1615 
(С=О); 1504, 1361 (NO2); Элементный 
анализ С13H22N8O5S × Н2О, вычисле-
но %: С – 37,10, H – 5,71, N – 26,63, най-
дено, %: C – 36,96, H – 5,56, N – 26,72.

2-(2'-Амино-этилтио)-6-нитро-1,2,4-
триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин гидрат 
(6) получают с использованием общей 
методики 3 и  2 экв. триаэтиламина. 
Продукт кристаллизуют из водного 
метанола в  виде ярко-желтых кри-
сталлов, выход 41%, mp 285 °C, 1H 
NMR (D2O, 400 MHz): 3,58 (2H, т, J = 
7,03, NCH2), 3,49 (2H, т, J = 7,03, SCH2); 
13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz): 163,95 
(C2), 160,12 (C3a), 144,77 (C7), 142,94 (C6), 
38,69 (CH2N), 27,87 (SCH2); IR (ν/sm

–1): 
1690 (С = О); 1514, 1371 (NO2); 3521 
(broadened) (–NH3

+); Элементный ана-
лиз С6H7N7O3S × Н2О, вычислено %: С – 
26,18, H  – 3,27, N  – 35,64, найдено, %: 
C – 25,91, H – 2,98, N – 35,57.

1. Rusinov  V. L., Ulomskii  Е. N., Chupakhin  О. N., Charushin  V. N.  Azolo[5,1-c]-1,2,4-tri-
azines as a new class of antiviral compounds. Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2008, 57(5): 
985–1014. DOI: 10.1007/s11172–008–0130–8.

2. Karpenko  I., Deev  S., Kiselev  O., Charushin  V., Rusinov  V., Ulomsky  E., Deeva  E., Yan-
varev D., Ivanov A., Smirnova O., Kochetkov S., Chupakhin O., Kukhanova M. Antiviral 
properties, metabolism, and pharmacokinetics of a novel azolo-1,2,4-triazine-derived 

Редокс превращения и нуклеофильные замещения как возможные 
метаболические реакции препарата «Триазавирина».  
Химическое моделирование процессов метаболизма



246

№ 3 | 2015
Chimica Techno Acta 

inhibitor of influenza A and B virus replication. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 
2010, 54(5): 2017–2022. DOI: 10.1128/AAC.01186–09.

3. Denicola A., Radi R. Peroxynitrite and drug-dependent toxicity. Toxicology. 2005, 208(2): 
273–288. DOI: 10.1016/j.tox.2004.11.023.

4. Liu J., Dang Q., Wei Z., Zhang H., Bai X. Parallel solution-phase synthesis of a 2,6,8,9-te-
trasubstituted purine library via a sulfur intermediate. J. of Combinatorial Chemistry. 
2005, 7(4): 627–636. DOI: 10.1021/cc049819p

5. Rusinov  V. L., Ulomskii  Е. N., Chupakhin  О. N., Petrov  А.  Yu., Sharonov  Е. А.  Ni-
troazines. 9. Characteristic features of nucleophilic substitution of the nitro group in 
dihydroazolo[5,1-c] [1,2,4]triazines. Chemistry of Heterocyclic Compounds. 1989, 25(2): 
209–213. DOI: 10.1007/BF00479921.

Медведева Н. Р., Сапожникова И. С., 
Русинов В. Л., Уломский Е. Н.