авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Синтез и превращения 2,3-секотритерпеноидов и их циклических предшественников

На правах рукописи

ГАЛАЙКО Наталья Владимировна

СИНТЕЗ И ПРЕВРАЩЕНИЯ 2,3-СЕКОТРИТЕРПЕНОИДОВ

И ИХ ЦИКЛИЧЕСКИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Пермь 2012

2

Работа выполнена в лаборатории биологически активных соединений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института технической химии Уральского отделения Российской академии наук, Пермь

Научный руководитель: Гришко Виктория Викторовна, кандидат химических наук, доцент Официальные Катаев Владимир Евгеньевич, оппоненты: доктор химических наук, профессор, в.н.с. ИОФХ им. А.Е. Арбузова Казанского НЦ РАН, г. Казань Абашев Георгий Георгиевич, доктор химических наук, в.н.с. ИТХ УрО РАН, г. Пермь

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург

Защита состоится 27 февраля 2012 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 004.016.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте технической химии УрО РАН по адресу: 614013, г. Пермь, ул. Академика Королва, Тел. (342) 237-82-66, факс (342) 237-82-62, e-mail: dissovet.016@itch.perm.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТХ УрО РАН.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу ИТХ УрО РАН, в диссертационный совет Д 004.016.01.

Автореферат разослан 26 января 2012 г.

Автореферат размещен на сайте ИТХ УрО РАН http://itch.perm.ru 26 января 2012г., на сайте Минобрнауки РФ – 26 января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук Горбунов А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Перспективное направление современной медицинской химии – поиск новых сырьевых источников и оригинальных путей трансформации известных низкомолекулярных природных метаболитов для получения эффективных лекарственных препаратов.

Значимые результаты в этой области достигнуты при использовании терпеноидов растительного происхождения. Так, разнообразные производные с широким спектром биологической активности (включая противовирусную, противоопухолевую, противовоспалительную, иммуномодулирующую, анти бактериальную) получены в результате химических превращений лупанового тритерпеноида бетулина и его доступного производного – бетулиновой кислоты. В литературе описаны примеры химической модификации бетулина и бетулиновой кислоты преимущественно по С-3, С-28 и С-30 углеродным центрам. Значительно реже проводятся исследования, связанные с изменением карбоциклического остова данных соединений. Вместе с тем, например, лупановые А-секопроизводные обнаружены в составе экстрактов лекарственных растений и среди цитотоксичных продуктов микробной трансформации бетулина и бетулоновой кислоты, опубликованы данные о полусинтетических дикарбоновых кислотах 2,3-секолупанового типа с высокой цитотоксической и анти-ВИЧ активностью, а также биологически активных 2,3-секолупановых альдегидонитрилах. При этом в литературе описаны лишь единичные примеры дальнейшей функционализации или трансформации образующихся в процессе синтеза А-секотритерпеноидов.

В связи с этим направление исследований по разработке путей синтеза новых А-секотритерпеноидов с перспективными для дальнейшей модификации функциональными группами и получению на их основе оригинальных биологически активных производных является актуальным.

Цель настоящей работы – поиск возможных путей превращения альдегидонитрилов и их циклических 2,3-секотритерпеновых предшественников, полученных на основе доступных тритерпеноидов – бетулоновой кислоты, е метилового эфира, аллобетулона и метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты. Исследование биологической активности продуктов синтеза.

Основные задачи исследования 1. Осуществить трансформацию базовых 2,3-секотритерпеновых альдегидонитрилов и их циклических предшественников в линейные и циклические гетероатомные производные.

2. Разработать методы синтеза А-пентациклических тритерпеноидов на основе 2,3-секотритерпеновых производных.

3. Оценить терапевтическую перспективность продуктов синтеза в качестве противоопухолевых и противовирусных агентов.

Научная новизна и практическая значимость работы На основе базовых А-секотритерпеновых альдегидонитрилов и их циклических предшественников получены линейные N,O-содержащие (функционализированные гидразоны, гидразиды, альдоксимы, динитрилы) и гетероциклические (замещенные 1,3,4-оксодиазолины и 5-метилизоксазолы) тритерпеновые производные, в т.ч. с высоким уровнем противовирусной и цитотоксической (противоопухолевой) активности. Проведен анализ взаимосвязи структуры и биологической активности синтезированных соединений. Выявлена ключевая роль тритерпенового скелета и амидного протона гидразонового фрагмента 2,3-секо-19,28-эпокси-18H-олеананового ацетилгидразона в эффективном ингибировании репродукции вируса везикулярного стоматита (ВВС).

Предложены пути синтеза новых циклических и 2,3-секотритерпеновых производных 18Н-олеананового типа на основе метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты.

Впервые реакцией Торпа-Циглера из 2,3-секотритерпеновых динитрилов получены оригинальные А-пентациклические енаминонитрилы.



Показана возможность альтернативной рециклизации базовых 2,3 секоальдегидонитрилов с образованием А-пентациклических еннитрилов.

Выявлены основные закономерности проявления противоопухолевой активности 2,3-секотритерпеновыми 1,3,4-оксодиазолинами.

Среди продуктов синтеза обнаружена терапевтически перспективная 3 гидроксимино-1-циано-2,3-секолуп-20(29)-ен-28-овая кислота, обладающая сочетанным противовирусным действием в отношении вирусов иммунодефицита человека I типа (ВИЧ-1) и гриппа А.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на I и II Международной конференции «Техническая химия. От теории к практике», Пермь, 2008, 2010;

IV-ой Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», Барнаул, 2009;

Международной научно-практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами», Пермь, 2009;

XII Молодежной конференции по органической химии, Суздаль, 2009;

I Всероссийской конференции серии ChemWasteChem «Химия и полная переработка биомассы леса», Санкт-Петербург, 2010;

ХIV Молодежной конференции по органической химии, Екатеринбург, 2011;

Международной конференции «Возобновляемые лесные и растительные ресурсы: химия, технология, фармакология, медицина», Санкт-Петербург, 2011;

XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, Волгоград, 2011;

I Всероссийской с международным участием школе-конференции молодых учных «Современные проблемы микробиологии, иммунологии и биотехнологии», Пермь, 2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 статьи в научных журналах «Биоорганическая химия», «Химия природных соединений», «Вестник Уральской Медицинской Академической Науки», 1 патент РФ, зарегистрирована заявка на патент РФ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 6 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 глав обсуждения результатов, 1 главы экспериментальных исследований, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 147 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Связь работы с научными программами. Работа выполнена в соответствии с планом НИР Института технической химии УрО РАН и является частью исследований, проводимых по темам «Развитие методов тонкого органического синтеза и биокатализа для получения биологически активных соединений из высших терпеноидов и гетероциклов на их основе»

(№ госрегистрации 01200800160) и «Химико-ферментативный синтез физиологически активных соединений на основе полициклических изопреноидов» (№ госрегистрации 01201002640). Работа поддержана грантами ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»

(государственный контракт № 11.519.11.2033.), Программы президиума РАН «Разработка методов синтеза гетероциклических соединений с заданными биологическими и физико-химическими свойствами» (№ 09-П-3-1016), Междисциплинарного проекта, выполняемого в содружестве с учеными СО РАН «Дизайн, синтез и исследование противовирусных, противомикробных и цитотоксических свойств азотсодержащих производных на основе полициклических терпеноидов и алкалоидов» (№ 09-С-3-1021), Российского фонда фундаментальных исследований (№ 08-03-00265а, № 09-03-00642а, № 10-03-96044-р_урал_а), а также субсидией Министерства образования Пермского края на реализацию научного проекта международной исследовательской группой ученых на базе научной организации Пермского края (2011-2013 гг.) и Именной стипендией Пермского края II категории.





ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе рассмотрены результаты исследования возможных путей превращения 2,3-секотритерпеноидов и их предшественников, полученных из доступных полициклических тритерпеноидов – бетулоновой кислоты и е метилового эфира, аллобетулона и метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты. Приведены данные по оценке противовирусной и противоопухолевой активности продуктов синтеза.

Синтез линейных и циклических гетероатомных А-секотритерпеноидов Ранее в лаборатории биологически активных соединений ИТХ УрО РАН на основе доступного тритерпеноида бетулина разработана схема синтеза 2,3-секотритерпеновых производных 10-15 лупанового и 19,28 эпокси-18Н-олеананового типов, включающая стадию фрагментации по Бекману -гидроксиоксимов 7-9 (схема 1).

Схема 1.

HON HO N R NC в R R б a R HOC О O HO 10- 7- 4- 24 1- г 29 R (1, 4, 7, 10, 13) = R (2, 5, 8, 11, 14) = R NC HOOC COOCH COOH 13- Реагенты и условия:

R (3, 6, 9, 12, 15) = (а) i-C5H11ONO/t-BuOH/t-BuOK;

(б) NaBH4/CH3OH;

(в) TsCl/C5H5N;

O (г) Cr2O3/H2SO4/(CH3)2CO Н 1-Циано-2,3-секоальдегидонитрилы 10-12 использованы в качестве ключевых интермедиатов в синтезе новых линейных и гетероциклических N,O-содержащих А-секопроизводных.

Синтез лупановых и 2,3 19,28-эпокси-18Н-олеанановых секотритерпеновых гидразонов. Учитывая ранее описанные данные об анти-ангиогенной и противовирусной активности гидразонов и гидразидов бетулоновой кислоты, взаимодействием замещенных гидразинов с базовыми альдегидонитрилами 11, 12 в условиях кислотного катализа с выходами 12 68% получены 2,3-секотритерпеновые гидразоны лупанового 16а-н и 18Н олеананового 17а-ж,м,н типов (схема 2). В спектрах Н-ЯМР синтезированных гидразонов, наряду с сигналами протонов тритерпенового фрагмента, регистрируются сигналы протона при С-3 в области 7.15-7.83 м.д., а также амидного (8.54-10.35 м.д.) или аминного протона (7.38-10.40 м.д.) для ацилгидразонов или гидразонов, соответственно.

Схема 2.

RHNNH2, R R C2H5OH, CH3COOH, 220С NC NC R1NHN HC OHC 16а-н, 17а-ж,м,н (12-68%) 11, R (11, 16) = R (12, 17) = O COOCH3 R1 = CH3CO- (a);

C4H9CHCO- (б);

C10H21CO - (в);

C14H29CO- (г);

С6Н5CO- (д);

С2Н NH O CH CO OCH2 CO CH3 (ж);

-ОС (з);

-ОС (и);

(е);

Cl Cl S Cl Cl CF3 -ОСН2C N N -ОС (л);

(м);

(к);

(н) N S N H CF Для гидразонов карбонильных соединений возможны пространственные структуры с различным положением заместителей относительно иминной связи – геометрическая E,Z-изомерия или в случае ацилгидразонов – конформационная E,Z`-, E,Е`-, Z,Z`- и Z,Е`-изомерия, обусловленная дополнительной амидной связью. Несмотря на теоретическую возможность четырех конформеров, в спектрах большинства ацилгидразонов 16а-л, 17а-ж наблюдается лишь удвоение отдельных сигналов, отнесение которых к E,Z`- и E,Е`-конформерам проведено на основании интегральной интенсивности и известных закономерностей проявления резонансных сигналов иминных и амидных протонов. Согласно спектральным данным, соотношение E,Е`- и E,Z`-конформеров в парах с одинаковым ацильным радикалом составляет 7: для гидразонов 16е, 17е, 4:6 – для гидразонов 16ж, 17ж, 1:1 – для гидразонов 16к,л. Для соединений 16а-г, 17а-г содержание E,Е`-изомера в смеси не превышает 10%, спектры Н-ЯМР остальных ацилгидразонов содержат только один набор сигналов.

Гидразоны 16м, 17м существуют в виде геометрических изомеров в соотношении 7:3 (Z:E), а для гидразонов с фрагментом 1-фталазина удвоение сигналов в спектре 1Н-ЯМР регистрируется только в случае олеананового производного 17н – 3:7 (Z:E).

Для анализа влияния на уровень противовирусного действия тритерпенового фрагмента, функциональных заместителей и природы химической связи анти-ВВС активных лупанового и 18H-олеананового ацетилгидразонов получены их структурные аналоги: 18H-олеанановый ацетилгидразон, N`,N`-диацетильные и гетероциклические производные трех структурных типов, секолупановые ацетилгидразоны с С-28 амидным фрагментом и секотритерпеновые 3(28)-моно(ди)гидразоногидразиды.

Синтез циклических 2-гидроксимино- и 1-циано-2,3 секопроизводных на основе 3,11,30-триоксо-30-метокси-18Н-олеан 12(13)-ена. Известно, что глицирретовая кислота и производное на ее основе – циклоксолон обладают ингибирующим действием в отношении всех стадий репликационного цикла ВВС. В связи с этим предложен путь синтеза новых циклических и 2,3-секотритерпеновых производных 18Н-оленанового типа из метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты, в т.ч. С-3 ацетилгидра зона 24 – структурного аналога 18Н-олеананового ацетилгидразона 17а.

3-Гидроксиминопроизводные 19 и 20 получены из метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты 18 (схема 3) по описанному ранее методу (см.

схема 1). В спектрах 1Н-ЯМР, записанных для растворов соединений 19, 20 в DMSO-d6, сигнал протона гидроксиминного фрагмента регистрируется в области 11.65 м.д. и 10.42 м.д., соответственно. В результате расщепления по Бекману кольца А гидроксиминоспирта 20 получен 2,3-секоальдегидонитрил 21, в спектре 1Н-ЯМР которого протон альдегидной группы при атоме С- проявляется в виде синглета с химическим сдвигом 9.67 м.д. В результате восстановительно-окислительных превращений 2,3-секоальдегидонитрила синтезированы соответствующие 3-гидрокси- (22) и 3-карбокси- (23) производные (схема 3). В спектрах 1Н-ЯМР 2,3-секогидроксинитрила метиленовые протоны при С-3 регистрируются в виде дублетов с центрами 3.33 и 3.58 м.д. В спектре С-ЯМР соединений 22 и 23 сигнал атома С- резонирует при 72.11 м.д. и 183.47 м.д., соответственно.

Схема 3.

COOCH3 COOCH COOCH O б а 18 O O H 11 H H HON HON 19 (61%) 20 (53%) O HO O COOCH COOCH O O д в H 1 NC NC 24 (19%) CH3CONHN HC 21 (54%) OHC г COOCH3 COOCH б O O H H NC NC 23 (62%) 22 (59%) HOCH2 HOOC Реагенты и условия: (а) i-C5H11ONO/t-BuOH/t-BuOK;

(б) NaBH4/CH3OH;

(в) TsCl/C5H5N;

(г) CrO3/H2SO4/(CH3)2CO;

(д) CH3CONHNH2/C2H5OH/CH3COOH На основе синтезированного 18H-олеананового 2,3 секоальдегидонитрила 21 взаимодействием с гидразидом уксусной кислоты в этаноле в присутствии каталитических количеств ледяной уксусной кислоты с выходом 19% получен 18Н-олеанановый ацетилгидразон 24 (схема 3), в спектре 1Н-ЯМР которого наряду с сигналами протонов, характерными для 18H-олеананового фрагмента и ацетильного заместителя, регистрируются синглет протона при углеродном атоме С-3 в области 7.21 м.д. и уширенный синглет амидного протона в области 8.77 м.д.

Трансформации ацетилгидразонов. Для 2,3-секотритерпеновых определения влияния амидной связи на проявление противовирусной активности ацетилгидразонов рассмотрена возможность замещения амидного протона гидразонового фрагмента в условиях направленной трансформации ацетилгидразонов 16а, 17а и 24 под действием уксусного ангидрида в пиридине в присутствие триэтиламина в соответствующие N`,N`-диацетильные производные 25-27 (схема 4).

Схема 4.

NC NC R CH3C O CH3C O R R NC + 3Н + 2' Н 3' N N 25- б СH3C O NHN HC C C N 4'N O CO C Н Н 1' 5' 16а, 17а, CH CH 28б-30б (S), (7-12% ) 28а-30а (R), (6-14%) а 2'(R)-изомер : 2'(S)-изомер 2 : 1 (данные 1H-ЯМР) R NC CH3C O Реагенты и условия: (а) Ac2O/C6H5N/N(C2H5)3, 1400C;

(б) Ac2O, 600C NN HC CH3C O 25-27 (14-22%) R (16a, 25, 28а,б) = R (17a, 26, 29а,б) = R (24, 27, 30а,б) = COOMe O O COO CH В Н-ЯМР спектре полученных соединений 25-27 (в сравнении с исходными ацетилгидразонами), регистрируется сдвиг в слабопольную (7.91 7.94 м.д.) область сигнала иминного протона при С-3 и удвоение интегральной интенсивности сигнала при 2.39-2.41 м.д., соответствующего протонам ацильных заместителей при атоме азота.

С целью оптимизации противовирусной активности рассмотрена возможность использования 2,3-секоацетилгидразонов в качестве платформы для построения гетероциклических систем. Установлено, что нагревание 2,3-секоацетилгидразонов 16а, 17а, 24 в уксусном ангидриде приводит к образованию смеси замещенных диастереомерных 1,3,4-оксадиазолинов 28 30(а,б) (схема 4). При этом в качестве минорных продуктов реакции зафиксировано образование диацетильных производных 25-27. Строение 1,3,4-оксадиазолинов 28-30(а,б), выделенных в индивидуальном виде с помощью метода колоночной хроматографии, подтверждается наличием в Н-ЯМР спектрах сигналов С-5` метильного и С-3` ацетильного заместителей оксадиазолинового цикла в области 2.06-2.09 и 2.22-2.24 м.д., соответственно.

Рис. 1. Структура (R)-изомера 29а*.

Конфигурация асимметрического атома С-2` оксадиазолинового цикла установлена на основании данных РСА об абсолютной структуре (R)-диастереомера 29а (рис. 1). Соотношение индивидуальных (R)- и (S) диастереомеров (2:1) в смеси продуктов реакции определено по интегральной интенсивности синглетов С-2` протонов диастереомеров, разница в химических сдвигах которых в 1Н-ЯМР спектрах составляет 0.06-0.07 м.д.

В плане направленного синтеза соединений с мультимедикаментозной активностью интерес представляла возможность введения в РСА соединений 29а и 50 выполнен руководителем группы рентгеноструктурного * анализа ИОС им. И.Я. Постовского УрО РАН к.х.н. П.А. Слепухиным.

2,3-секолупановые ацетилгидразоны С-28 амидного заместителя. С этой целью синтезированы амидные коньюгаты 2,3-секолупанового ацетилгидразона с этил--аланинатом и изопропиламином 32а,б, для получения которых проведены С-28 амидирование 1-циано-2,3-секолуп 20(29)-ен-3-аль-28-овой кислоты 10 и последующая функционализация С- альдегидной группы ацетилгидразидом (схема 5). В Н-ЯМР спектрах соединений 32а,б регистрируются сигналы иминного протона (7.20 м.д.), протонов ацетильной группы (2.22 м.д.) и амидных протонов при С-3 и С- (9.13-9.15 и 5.32-6.22 м.д., соответственно).

Схема 5.

а, б в CONHR COOH CONHR NC NC NC OHC HOC CH3CONHN HC 31а,б 32а,б (42-47%) R = C2H5OCOCH2CH2- (a);

(CH3)2CH- (б) Реагенты и условия: (а) (COCl)2/CH2Cl2, 220С;

(б) RNH2/(С2Н5)3N/CH2Cl2, 220С;

(в) CH3CONHNH2/C2H5OH/CH3COOH, 220С Синтез 2,3-секотритерпеновых гидразоногидразидов. О влиянии природы химической связи на биологические свойства судили на основании результатов исследования противовирусной активности 2,3 секогидразоногидразидов полученных кислотно 35а-в, 36а-в, катализируемой конденсацией 2,3-секотритерпеновых 1-циано-3-гидразидов 33, 34 с альдегидами (схема 6).

Схема 6.

R R R R в NC а б NC NC NC HOOC R ClOC CH H2NNHOC NNHOC 33, 31, 32 35а-в, 36а-в (7-42%) 14, R (15, 32, 34, 36а-в) = R (14, 31, 33, 35а-в) = O R1 = (CH3)2CH- (а), (CH3)3C- (б), С6Н5- (в) COOCH Реагенты и условия: (а) (COCl)2/CH2Cl2, 220С;

(б) NH2NH2 x H2O/СH2Cl2, 00С;

(в) R1CHO/C2H5OH/CH3COOH, 220С В спектрах Н-ЯМР 35а-в, 36а-в наряду с сигналами протонов, характерными для тритерпенового фрагмента, регистрируются сигналы иминного и амидного протонов в области 7.27-8.14 и 8.36-9.32 м.д., соответственно.

В аналогичных условиях с выходами 63-64% синтезированы производные 39а,б на основе дигидразида 2,3-секолупановой 3,28-диовой кислоты 38 (схема 7).

Схема 7.

в б a COOH COCl COHNNH NC NC NC HOOC ClOC 37 H2NNHOC в CONHN=CH-R R = C6H5- (a);

-C6H4OCH3 (б) NC R-HC=NHNOC 39а,б (63-64%) Реагенты и условия: (а) (COCl)2/CH2Cl2, 220С;

(б) NH2NH2 x H2O/СH2Cl2, 00С;

(в) RCHO/C2H5OH/CH3COOH, 220С Иминный и амидный протоны С-3 гидразидного фрагмента в спектрах Н-ЯМР соединений 39а,б проявляются в виде синглетов в сильнопольной области 8.06-8.13 и 8.90-9.03 м.д., соответственно;

в то время как аналогичные протоны С-28 гидразидного фрагмента резонируют в более слабом поле – 8.15-8.25 и 9.01-9.16 м.д., соответственно.

Реакции циклизации 1-циано-2,3-секотритерпеноидов Многочисленными исследованиями показано, что 2-циано-1-еновый фрагмент в кольце А играет определяющую роль в проявлении цитотоксических свойств полусинтетических тритерпеновых производных.

С целью получения новых биологически активных соединений с изомерным фрагментом, структурно подобных природной 1-циано-1-еновым цитотоксически активной А-пентациклической цеанотовой кислоте, нами впервые реализован путь синтеза А-пентациклических тритерпеноидов на основе производных. Для 1-цианозамещенных 2,3-секотритерпеновых построения пятичленного цикла А в структуре тритерпеновой молекулы использована реакция внутримолекулярной циклизации Торпа-Циглера, предполагающая конденсацию динитрилов с образованием соответствующего имина или его таутомерной формы – сопряженного енаминонитрила.

Схема 8.

1 R 2 R а NC NC HOC 3 HO N=C R (10, 40, 43, 48) = 4 R (11, 41, 44, 46, 49) = R (12, 42, 45, 47, 50) = 10-12 40-42 (50-62%) б O в COOCH COOH NC R R г NC H2 N NC Реагенты и условия:

(а) NH2OH х HCl/C2H5OH/C6H5N;

(б) (CH3CO)2O/CH3COONa;

(в) NH2OH х HCl, KF/Al2O3, ДМФА, 100oC;

(г) t-BuOH/t-BuOK 46, 47 (13-14%) 43-45 (см. табл. 1) NC R г 48-50 (21-30%) Ключевые тритерпеновые 1,4-дицианоинтермедиаты 43-45 (схема 8) для реакции Торпа-Циглера получены на основе базовых 1-циано-2,3 секоальдегидонитрилов 10-12: через соответствующие альдоксимы 40- (способ № 1) или one-pot реакцией в условиях гетерогенного катализа на KF/Al2O3 (способ № 2). Согласно экспериментальным данным (табл. 1), выход соединений 43-45 в условиях one-pot реакции в 1,5-2,0 раза превышает таковой при использовании двустадийного метода синтеза.

Таблица 1.

Синтез 2,3-секотритерпеновых динитрилов 43- Выход, %* № Соединения Способ № 1 Способ № 33 25 26 * В пересчете на исходные 2,3-секоальдегидонитрилы 10-12.

Об образовании 2,3-секотритерпеновых альдоксимов 40-42 судили по наличию в спектрах Н-ЯМР в области 7.53-7.74 м.д. характерного синглетного сигнала протона гидроксиминного заместителя при атоме углерода С-3 и специфическому смещению сигналов метиленовых протонов при атоме углерода С-1 в область слабого поля по сравнению с исходными альдегидонитрилами 10-12. В спектрах С-ЯМР соединений 43-45 сигналы атомов углерода С-1 и С-4 цианогрупп проявляются при 118.24-118.25 м.д. и 126.08-126.17 м.д., соответственно.

В условиях внутримолекулярной циклизации Торпа-Циглера целевые продукты с фрагментом енамина и нитрильной группой в пентациклическом кольце А 46 и 47 с выходом 13-14% получены при использовании в качестве динитрильной компоненты соединений 44 и 45. При введении в реакцию 1,4 дицианопроизводного 43 образуется трудноразделимая многокомпонентная смесь. В спектрах Н-ЯМР енаминонитрилов 46, 47 регистрируется характерный уширенный синглет протонов аминогруппы при двойной связи при 4.32-4.37 м.д. В спектрах С-ЯМР сигналы углеродов С-1 и С- наблюдаются в области 87.61-88.31 м.д. и 169.02-169.11 м.д., соответственно.

В пользу предлагаемого строения енаминонитрилов свидетельствуют характерные кросс-пики С(1)/H2N и С(4)/H2N в двумерном спектре ЯМР С-1Н (HMBC).

Обнаружено, что более эффективно (21-30%) процесс пентациклообразования протекает в условиях внутримолекулярной рециклизации базовых 2,3-секоальдегидонитрилов (см. схема 8). Строение образующихся при этом А-пентациклических тритерпеновых производных с фрагментом еннитрила 48-50 установлено на основании регистрации сигнала олефинового протона при 6.40-6.42 м.д. в спектрах 1Н-ЯМР и сигналов при 118.06-118.19 (C-2), 125.19-125.50 (С-1) и 157.94-158.07 (C-3) м.д. в спектрах С-ЯМР. В пользу предложенных структур свидетельствуют данные РСА о строении еннитрила 50 (рис. 2).

Рис. 2. Структура еннитрила 50.

Один из альтернативных подходов к введению нитрильной функции в третье положение 2,3-секотритерпеновой молекулы – реакция цианэтилиро вания, широко используемая в синтезе соединений с выраженными биологическими свойствами, в том числе гетероциклических производных.

В результате цианэтилирования акрилонитрилом 1-циано-2,3 секоальдоксимов 41 и 42 в дихлорметане в присутствии КОН с выходами 57 70% получены 3-(2-цианоэтоксимино)производные 51 и 52 (схема 9).

Схема 9.

R R R б а NC NC NC 2` HON C H2N 3` O 3` 2` 1` 1` N NCCH2CH2ON NOH 41, 42 53 (17%) 51, 52 (57-70%) O R ( 11, 41, 51, 53) = R (12, 42, 52) = COOCH Реагенты и условия: (а) CNCH=CH2/CH2Cl2/KOH, 22 C;

(б) NH2OH/ВuOH, 60 C Известно, что для оксимов и их производных характерна геометрическая связанная с различным положением E,Z-изомерия, заместителей относительно иминной связи. В спектрах 1Н-ЯМР соединений 51 и 52 наблюдается удвоение триплетных сигналов С-2` метиленовых протонов цианоэтоксиминого фрагмента, соответствующих E- (2.69-2.70 м.д.) и Z-форме (2.68-2.69 м.д.). Согласно интегральной интенсивности указанных сигналов соотношение E- и Z-изомеров составляет 1:1. Триплеты С-1` метиленовых протонов цианоэтоксиминого фрагмента соединений 51, 52 в спектрах 1Н-ЯМР регистрируются в области 4.20-4.21 м.д. Установлено, что в условиях реакции Торпа-Циглера протекает превращение олеананового динитрила 52 в исходный альдоксим 42. На примере лупанового цианоэтоксиминопроизводного показана возможность синтеза цитотоксически активного амидоксима 53, характеристичными сигналами Н-ЯМР спектра которого являются синглет С-3 протона при 7.55 м.д. и синглет протонов аминогруппы в области 5.61 м.д.

Превращения циклических предшественников 2,3-секотритерпеноидов Циклическими предшественниками лупановых и олеанановых 2,3-секоальдегидонитрилов 11-12 являются 2-гидроксиминопроизводные 5, и 8, 9 (см. схема 1), которые рассмотрены нами в качестве стартовых в синтезе новых линейных и циклических гетероатомных тритерпеновых производных.

Схема 10.

1' 3' 2' NC-CH2-CH2ON R HO HON R а 54, 56 (49%, 12%) б HO 8, 3' 2' 1' NC-CH2-CH2ON R 4' 6' 5' NC-CH2-CH2O 55 (50%) O R (9, 55, 56) = R (8, 54) = COOCH Реагенты и условия: (а) CNCH=CH2/СН2Сl2/KOH, 22 С;

(б) NaNH2/C6H5CH Установлено, что под действием акрилонитрила на 3-гидрокси-2 гидроксиминное производное лупанового типа 8 в присутствии КОН протекает направленное С-2 моноцианэтилирование с образованием 54, а в случае олеананового производного – динитрила селективное 9 55, расщепление которого под действием амида натрия приводит к С- моноцианэтильному производному 56 (схема 10). В спектрах Н-ЯМР соединений 54-56 регистрируются триплеты метиленовых протонов при углеродных атомах С-1` (4.26-4.28 м.д.), С-2` (2.69-2.71 м.д.), С-4` (3.74 м.д.) и С-5` (2.64 м.д.).

Взаимодействием -гидроксиоксимов 8 и 9 с хлористым ацетилом в пиридине осуществлен синтез диацетоксипроизводных 57, 58 (схема 11). Об ацилировании обоих гидроксильных фрагментов свидетельствуют сигналы метильных протонов двух ацильных групп в 1Н-ЯМР спектрах в области 2.13 2.17 м.д.

Схема 11.

OH R R a HON CH3COON R N б HО CH3COО O 8, 9 57, 58 (24-46%) 5, б R (6, 9, 58, 60, 62) = R (5, 8, 57, 59, 61) = CH 1' O 5' 4` 2' N R 1 O 3' COOCH O 59, 60 (18-20%) Реагенты и условия: (а) NaBH4/CH3OH;

(б) CH3COCl/C5H5N При действии хлористого ацетила отмечается направленное превращение тритерпеновых 3-оксо-2-оксимов 5, 6 в метилизоксазолы 59, (схема 11). В 1Н-ЯМР спектрах соединений 59, 60 отсутствуют характерные сигналы метиленовых протонов при С-1 (С-4`) и регистрируется синглет протонов метильной группы при С-5` изоксазольного фрагмента в области 2.48-2.49 м.д.

Следует отметить, что формирование изоксазольного цикла, аннелированного с кольцом А тритерпенового скелета по связи С-1–С-2, свидетельствует в пользу анти-изомерии 2-гидроксиминного фрагмента соединений 5, 6, вопрос о конфигурации которых оставался открытым.

активности† В результате исследования биологической 62 модифицированных 2,3-секотритерпеноидов и их предшественников отобраны производные с высокой противовирусной и цитотоксической активностью, а также:

обнаружены основные закономерности проявления противоопухолевой активности 2,3-секотритерпеновых 1,3,4-оксодиазолинов в отношении перевиваемых опухолевых клеток человека линий рабдомиосаркомы RD-TE32, рака легкого А-549 и меланомы MS;

выявлена высокоэффективная 3-гидроксимино-1-циано-2,3-секолуп 20(29)-ен-28-овая кислота, сочетающая противовирусную активность в отношении ВИЧ-1 и вируса гриппа А;

исследовано влияние тритерпенового остова, амидного протона и фармакофорных С-3, С-28 заместителей линейных и циклических гетероатомных производных на эффективность 2,3-секотритерпеновых ингибирования репродукции ВВС in vitro;

отобран 2,3-секо-19,28-эпокси 18Н-олеанановый ацетилгидразон, проявляющий в условиях релевантных животных моделей высокий уровень анти-ВВС активности и стимулирующий эффект на гуморальный иммунный ответ при локальной и системной иммунизации.

† Изучение противовирусной активности проводили в Филиале ФГУП "НПО Микроген"МЗ РФ "Пермское НПО Биомед" (вирус везикулярного стоматита штамм «Индиана», г. Пермь) и в Республиканском научно-практическом центре эпидемиологии и микробиологии Минздрава Республики Беларусь (ВИЧ-1, вирусы герпеса простого и гриппа А, г. Минск).

Данные по цитотоксической активности получены в Институте технической химии УрО РАН (г. Пермь). Иммунотропная активность изучена в Институте экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (г. Пермь).

Выводы 1. Показано, что 2,3-секотритерпеновые альдегидонитрилы являются перспективной платформой для получения новых линейных и циклических гетероатомных производных. Осуществлен синтез и выявлены основные особенности строения 3(28)-функционализированных А-секотритерпеновых гидразонов, гидразидов, 1,3,4-оксадиазолинов, альдоксимов и динитрилов.

2. Экспериментально обосновано использование 2,3 секоальдегидонитрилов и их 1,4-динитрильных производных в качестве ключевых интермедиатов и реакции внутримолекулярной циклизации Торпа Циглера как основного подхода для направленного синтеза тритерпеновых структур с 1-циано-1-еновым фрагментом в А-пентацикле.

3. Впервые реализована схема синтеза 2,3-секотритерпеновых производных 18H-олеананового типа на основе метилового эфира 3-оксоглицирретовой кислоты.

4. Установлено, что реакции ацилирования и цианэтилирования производных аллобетулона и метилового эфира бетулоновой кислоты с фрагментом эффективны для получения новых 2-гидроксииминным тритерпеновых производных. На основе циклических предложен синтетический подход, 2-гидроксиминопроизводных позволяющий вводить в тритерпеновую структуру аннелированный по стороне [а] фрагмент изоксазола.

5. В результате исследования биологической активности продуктов синтеза выявлены тритерпеновые производные с высокой цитотоксической активностью и соединения, эффективно ингибирующие репродукцию ВИЧ-1, вирусов везикулярного стоматита и гриппа А.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Толмачева И.А., Галайко Н.В., Гришко В.В. Синтез 1.

ацилгидразонов на основе лупановых и 19,28-эпокси-18-олеанановых 2,3 секоальдегидонитрилов // Химия природных соединений. – 2010. – Т. 46. – № 1. – С. 37-40.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В., Волкова Л.В., 2.

Перевозчикова Е.Н., Пестерева С.А. Противовирусная активность лупановых и 19,28-эпокси-18-олеанановых 2,3-секотритерпеновых гидразонов // Биоорганическая химия. – 2010. – Т. 36. – № 4. – С. 556-562.

Толмачева И.А., Галайко Н.В., Гришко В.В. Синтез 1-циано-2,3 3.

секопроизводных глицирретовой кислоты // Химия природных соединений. – 2011. – Т. 47. – № 2. – С. 226-228.

Галайко Н. В., Баева Т.А., Кетова Ю. А., Волкова Л. В., Гейн С.

4.

В., Гришко В. В. Противовирусная и иммунотропная активность А секотритерпенового ацетилгидразона // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2011. – Т. 38. – № 4/1. – С. 126-127.

Гришко В.В., Толмачева И.А., Галайко Н.В., Стрельников В.Н.

5.

Волкова Л.В. Перевозчикова Е.Н. Пестерева С.А., Казьянин А.В. // Ацетилгидразон 1-циано-19,28-эпокси-2,3-секо-18-олеан-3-аля, проявляющий ингибирующую активность в отношении вируса везикулярного стоматита штамм «Индиана». Патент РФ № 2429227. 20.09.2011г.

Галайко Н.В., Толмачева И. А., Гришко В.В. Синтез 6.

тритерпеновых 2,3-секодинитрилов на основе бетулина // Материалы XI Молодежной научной школы-конференции по органической химии. – Екатеринбург. – 2008. – С. 280-281.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Вихарев Ю.Б., Гришко В.В. Синтез 7.

структурных аналогов цеанотовой кислоты на основе бетулина // Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами». – Пермь. – 2009. – С. 65-67.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В., Савинова О.В., 8.

Бореко Е.И., Волкова Л.В., Перевозчикова Е.Н., Пестерева С.А. Синтез и противовирусная активность ацетилгидразона 1-циано-2,3-секо-19,28 эпокси-18-олеанан-3-аля // Сборник докладов Международной научно практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами». – Пермь. – 2009. – С. 67-69.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Синтез 2,3 9.

секотритерпеновых гидразонов // Материалы XII Молодежной конференции по органической химии. – Суздаль. – 2009. – С. 232-234.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Синтез 10.

бензилиденгидразидов на основе 2,3-секотритерпеновых 1-циано-3 карбогидразидов Материалы II Международной конференции // «Техническая химия. От теории к практике». – Пермь. – 2010. – Т. 1. – С. 125 129.

Толмачева И.А., Галайко Н.В., Гришко В.В. Синтез 11,30-диоксо 11.

// Материалы II 30-метокси-1-циано-2,3-секоолеан-12(13)-ен-3-аля Международной конференции «Техническая химия. От теории к практике». – Пермь. – 2010. – Т. 1. – С. 408-412.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Синтез и 12.

превращения 2,3-секотритерпеноидов // Материалы XIV Молодежной научной школы-конференции по органической химии. – Екатеринбург. – 2011. – С. 64-66.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В., Волкова Л.В., 13.

Перевозчикова Е.Н., Пестерева С.А. Синтез и оценка противовирусной активности 2,3-секогидразоногидразидов олеананового типа // Сборник докладов конференции «Актуальные проблемы химии природных соединений». – Ташкент. – 2009. – С. 182.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Синтез гидразонов на 14.

основе олеанановых и лупановых 2,3-секоальдегидонитрилов // Материалы IV Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья». – Барнаул. – 2009. – Кн. 2. – С. 279-280.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Внутримолекулярная 15.

конденсация 2,3-секотритерпеновых 1,4-дицианопроизводных // Сборник докладов и тезисов IV Всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ». – С. Петербург. – 2010. – С. 23-24.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В., Волкова Л.В., 16.

Перевозчикова Е.Н., Пестерева С.А. Биологически активные 2,3 секотритерпеновые гидразоны // Сборник докладов и тезисов IV Всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ». – С. Петербург. – 2010. – С. 24-25.

17. Galayko N.V., Pereslavceva A.V., Tolmacheva I.А., Grishko V.V. The synthesis of 1,3,4-oxadiazolines on the basis of triterpenic 2,3 secoacetylhydrazones // International conference «Penewable Wood and Plant Resources: Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine». – St. Petersburg. – 2011. – P. 59-60.

Галайко Н.В., Толмачева И.А., Гришко В.В. Внутримолекулярные 18.

циклизации 2,3-секотритерпеноидов // Сборник докладов и тезисов XIX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. – Волгоград. – 2011. – С. 490.

Подписано к печати 24.01.2012. Формат 60х84/16.

Усл. печ. л. 1.63. Тираж 110 экз. Заказ Типография Пермского государственного Национального исследовательского университета 614990, Пермь, ул. Букирева,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.