Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 10
«Современные аспекты органической и биоорганической химии циклических синтетических и полусинтетических пероксидов»
1.1 1,2,4-Триоксоланы - вторичные озониды органических соединений 11
1.1.1. Синтез 1,2,4-триоксоланов озонированием олефинов 11
1.1.2. Озонолиз ненасыщенных соединений на твердом носителе 14
1.1.3. Кросс-озонолиз по методу Грисбаума 16
1.1.4. Озонолиз субстратов, содержащих тройную связь 19
1.1.5. Синтез 1,2,4-триоксоланов через нуклеофильное замещение при пероксидном кольце 1.1.6. Другие методы синтеза озонидов 21
1.1.7. Примеры фармакологически важных 1,2,4-триоксоланов 22
1.2. 1,2,4,5-Тетраоксаны - димерные циклические пероксиды органических соединений
1.2.1. Прямой синтез несимметричных 1,2,4,5-тетраоксанов 30
циклоконденсацией кетонов и альдегидов с перекисью водорода
1.2.2. Использование каталитической системы (TMSO)2/TMSOTf в пероксиконденсации карбонильных соединений
1.2.3. Пероксидирование кетонов, катализируемое метилтриоксорением 32 (VII) во фторированных спиртах
1.2.4. КегОукатализируемый синтез 1,2,4,5-тетраоксанов
1.2.5. Циклоконденсация га/и-бисгидропероксидов и кетонов при участии протонодонорных кислот в качестве катализатора
1.2.6. Пероксиконденсация га/и-бисгидроперекисей с еноловыми эфирами и ацеталями
1.2.7. Катализ солями висмута (III) 40
1.2.8. Кислотно-катализируемая конденсация /?-дикетонов с пероксидом водорода
1.2.9. Синтез 1,2,4,5-тетраоксанов озонолизом ненасыщенных соединений
1.2.10. Другие примеры синтеза 1,2,4,5-тетраоксанов 44
1.2.11. Отдельные перспективные представители 1,2,4,5-тетраоксановых пероксидов
1.3. Циклические и ациклические аминопероксиды 54
1.3.1. Озонолитические методы синтеза циклических аминопероксидов 55
1.3.2. Фотохимические методы синтеза аминопероксидов 58
1.3.3. Другие методы получения аминопероксидов 60
ГЛАВА 2. Обсуждение результатов 68
2.1. Синтез 1,2,4-триоксоланов холевых кислот 68
2.2. Аномальный кросс-озонолиз 3- и 20-метоксиоксимов тритерпеноидов
2.3. Первый синтез аминопероксидов тритерпеноидов с 1,2,4- 79 диоксазолидиновым фрагментом
2.4. Синтез и строение (3R,5R)- и (3S,5S)- 1,2,4-триоксоланов аллобетулина
2.5. Первый синтез 1,2,4,5-тетраоксанов на основе тритерпеноидов 85
2.6. Примеры образования нетривиальных продуктов озонолиза 3-оксиминотритерпеноидов
2.7. Превращения 20- и 4-оксотритерпеноидов в производные с алкиновым и винилхлоридным фрагментом
2.8. Фармакологическая активность пероксидов на основе аллобетулина и дезоксихолевой кислоты
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 110
Выводы 143
Список публикаций 145
Список сокращений 147
Список литературы 149
- Синтез 1,2,4-триоксоланов озонированием олефинов
- Использование каталитической системы (TMSO)2/TMSOTf в пероксиконденсации карбонильных соединений
- Кислотно-катализируемая конденсация /?-дикетонов с пероксидом водорода
- Первый синтез 1,2,4,5-тетраоксанов на основе тритерпеноидов
Введение к работе
Актуальность работы. Соединения, содержащие в своем составе пероксидную группу, играют большую роль в органической химии и медицине. Помимо промышленной значимости в качестве катализаторов и реагентов полимеризации олефинов, некоторые классы циклических пероксидов обладают рядом ценных фармакологических свойств. Например, производные ряда 1,2,4-триоксолана и 1,2,4,5-тетраоксана обладают противоопухолевой, противопаразитарной и противотуберкулезной активностью. Настоящий прорыв в данном направлении исследований произошел в конце прошлого века после открытия антималярийных свойств артемизинина.
Успехи в области химии и фармакологии артемизинина стимулировали исследования по синтезу и изучению свойств соединений с пероксидным фрагментом. Так, J.L. Vernier strom и соавт. синтезировали нескольких сотен адамантановых и циклогексановых 1,2,4-триоксоланов с различным противопаразитическим действием . Внимание группы P.M.O'Neill направлено на синтез 1,2,4,5-тетраоксанов на основе адамантанона и циклогексанона с азагетероциклическими заместителями в качестве антималярийных агентов . В области физико-химических свойств пероксидов Д.В. Казаковым и соавт. впервые обнаружены яркие хемилюминесцентные реакции биологически активных 1,2,4,5-тетраоксанов и 1,2,4-триоксоланов и предложен новый метод аналитического определения циклических дипероксидов с помощью хемилюминесценции . Прикладным аспектом стало введение в медицинскую практику антималярийного препарата Synriam, включающего в состав 1,2,4-триоксолановое производное адамантана "Артеролан".
Отметим, что вышеупомянутые соединения были получены синтетическим путем с использованием коммерчески доступных реагентов. В то же время практически отсутствовал поиск платформ на основе природных соединений для целенаправленного получения полусинтетических перекисей. Исключением являются работы по синтезу биоактивных 1,2,4,5-тетраоксанов холевых кислот. Пентациклические тритерпеноиды, обладающие высоким потенциалом для медицины человека, как объекты в вышеуказанных исследованиях не упоминались.
1 J.L.Vennerstrom et al. II J. Med. Chem. - 2013. - V. 56. - № 6. - P. 2547-2555.
2 P.M. O'Neill et al. II Angew. Chem., Int. Ed. - 2010. - V. 49. - № 33. - P. 5693-5697.
3 D. V. Kazakov et al. IIRSC Advances. - 2012. - V. 2. - P. 107-110.
Таким образом, разработка путей синтеза устойчивых тритерпеноидных и стероидных циклических пероксидов с 1,2,4-триоксолановым, 1,2,4,5-тетраоксановым и 1,2,4-диоксазолидиновым фрагментами, обладающих потенциальной фармакологической активностью, является актуальной задачей фундаментальной органической и прикладной медицинской химии.
Результаты, изложенные в диссертации, являются частью исследований, проводимых в УфИХ РАН (до 2015 г. ИОХ УНЦ РАН) по теме «Дизайн и направленный синтез органических молекул с заданными свойствами» (номер государственной регистрации 0120.0801447). Исследования по теме диссертации были поддержаны грантами Президента РФ на поддержку молодых ученых и ведущих научных школ - молодые доктора наук (МД-3852.2009.3)4 и РФФИ (№ 09-03-008314, № 14-03-31664мол_а).
Цель работы. Синтез тритерпеноидов, содержащих циклические 1,2,4-триоксолановые, 1,2,4,5-тетраоксановые и 1,2,4-диоксазолидиновые фрагменты, а также стероидных 1,2,4-триоксоланов. Решаемые задачи:
синтез тритерпеновых 1,2,4-триоксоланов и 1,2,4-диоксазолидинов, а также 1,2,4-триоксоланов холевых кислот взаимодействием с озоном их метоксиоксимов (метод Грисбаума);
синтез, выделение и установление структуры индивидуальных диастереомерных олеанановых 1,2,4-триоксоланов с использованием низкотемпературного озонолиза а-апоаллобетулина;
введение 1,2,4,5-тетраоксанового цикла в структуру тритерпеноидов реакцией пероксиконденсации кетонов с геж-бисгидроперексидом циклогексана;
изучение особенностей озонолитического расщепления двойной C=N связи оксиминной группы в тритерпеноидах в зависимости от условий реакции, наличия заместителя у атома азота и карбонильной компоненты в растворе;
трансформация некоторых оксифункционализированных продуктов озонолиза тритерпеноидов в практически важные соединения с алкиновым и винилхлоридным фрагментами.
Научная новизна. Впервые, осуществлен синтез несимметричных диспиро- и моноспиродизамещенных вторичных озонидов дезоксихолевой и литохолевой кислот
4 Автор благодарит руководителя проектов д.х.н. Д.В. Казакова, инициировавшего исследования биологически активных пероксидов в ИОХ УНЦ РАН, за плодотворные дискуссии и поддержку настоящей работы.
5 озонолизом их метоксиоксимов в присутствии простых кетонов. С помощью кристаллизации выделен в индивидуальном виде (3^,3'і?)-5у9-холан-3-спиро-(гел/-метилтрифторметил-Г,2',4'-триоксолан), структура которого установлена методом РСА.
Установлено преобладание аномального пути реакции СЗ- и С20-метоксиоксимов тритерпеноидов с озоном в присутствии простых кетонов с образованием продуктов альтернативных перегруппировок - Л^-метоксилактамов и метил-29,30-биснорлупан-20-оата, что нехарактерно для классического соозонолиза по методу Грисбаума.
В результате окисления озоном 3,5-диметоксиоксима 3,5-секоаллобетулина впервые осуществлен стереоселективныи синтез тритерпенового аминопероксида 1,2,4-диоксазолидиновым фрагментом в цикле А.
Впервые, на примере 3-оксо- и 21/?-ацетил-тритерпеноидов с использованием кислотно-катализируемой пероксиконденсации с геж-бисгидропероксидом циклогексана синтезированы устойчивые диспиро-1,2,4,5-тетраоксановые производные.
Разработан эффективный метод синтеза производных тритерпеноидов с терминальным ацетиленовым и винилхлоридным заместителями, основанный на взаимодействии продуктов озонолиза (4- и 20-норкетонов) с хлоридами фосфора.
Практическая значимость. Предложен новый эффективный метод синтеза А-гомотритерпеноидных и А-гомостероидных лактамов, основанный на действии озоном на оксиминогруппу в инертных растворителях. Формирование лактамного фрагмента в случае тритерпеноидов является предпочтительным путем реакции, даже при озонировании в кислых условиях реакции, что делает невозможным синтез 1,2,4-триоксоланов реакцией метоксиоксима тритерпеноида с озоном в присутствии простого кетона.
Предложен новый способ получения а,/?-ненасыщенных 3-оксотритерпеноидов, основанный на взаимодействии 28-оксоаллобетулона с геж-бисгидропероксидом циклогексана.
Показано, что (Зі?,5і?)-3(5)-озонид на основе аллобетулина обладает цитотоксичностью по отношению к клеткам меланомы и эпидермального рака человека в отличие от не проявившего активность (3^,55)-изомера.
Выявлены in vitro антималярийные свойства вторичных озонидов дезоксихолевой кислоты с уровнем активности ИК5о < 25 нг/мл в отношении различных штаммов малярийных паразитов P. falciparum, что сопоставимо с известными в литературе перекисными агентами.
Положения, выносимые на защиту.
Синтез 1,2,4-триоксоланов стероидов с использованием метода Грисбаума.
Нетривиальное взаимодействие оксиминотритерпеноидов с озоном в различных условиях.
Образование і-метокси-1,2,4-диоксазолидинового фрагмента в 3,5-диметоксиоксиме А-нео-3,5-секоаллобетулина при взаимодействии с озоном.
Синтез и характеристика индивидуальных (3R,5R)- и (3S,5S)- 1,2,4-триоксоланов аллобетулина реакцией низкотемпературного озонолиза а-апоаллобетулина в апротонном растворителе.
Пероксиконденсация некоторых олеанановых и урсановых 3- и 31-оксотритерпеноидов с геж-бисгидропероксидом циклогексана в синтезе устойчивых 1,2,4,5-тетраоксановых производных, подбор оптимальной каталитической системы.
Одностадийный синтез ацетиленов и винилхлоридов тритерпеноидов с галогенированием и дегидрогалогенированием 4- и 20-оксопроизводных in situ хлоридами фосфора.
Вклад автора. Непосредственное участие в получении и обработке экспериментальных данных, написании статей и тезисов докладов, анализе и интерпретации полученных результатов, подготовка и написание диссертационной работы.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на XII молодежной школе-конференции по органической химии (Суздаль, 2009 г.), XIII молодежной школе-конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2010 г.), Всероссийской молодежной школе-конференции «Идеи и наследие А.Е. Фаворского в органической и металлорганической химии XXI века» (Санкт-Петербург, 2010 г.) и на X Всероссийской конференции «Химия и медицина» (Уфа-Абзаково, 2015 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 5 из которых - в международных журналах, 4 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ; тезисы 5 докладов на Всероссийских конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора на тему «Современные аспекты органической и биоорганической химии циклических синтетических и полусинтетических пероксидов» (глава 1), обсуждения результатов (глава 2) и экспериментальной части (глава 3), выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 196 страницах машинописного текста, включает 83 схемы, 33 рисунка и 5 таблиц. Список литературы содержит 230 наименований.
Автор выражает благодарность д.х.н., проф. О.Б. Казаковой за неоценимую помощь, советы и предложения при проведении исследований, написании статей и диссертационной работы.
Автор признателен заведующему лаборатории биорегуляторов насекомых д.х.н., проф. Г.Ю. Ишмуратову за постоянно оказываемую помощь и поддержку при выполнении диссертационной работы.
Синтез 1,2,4-триоксоланов озонированием олефинов
Некоторые из олефинов не склонны к образованию 1,2,4-триоксоланового кольца, их называют «затрудненными». Продукты, образующиеся при разрыве двойной связи «затрудненных» олефинов, имеют низкую диполярофильность [6]. К ним относятся, например, тетраалкил-замещенные этилены 33, циклоалкилиденовые циклоалканы 34 и бициклические олефины 35 (рис. 3).
Решение проблемы получения озонидов из «затрудненных» алкенов возможно при иммобилизации промежуточного карбонилоксида 3 на твердом носителе, например, силикагеле [15, 16] или мелкокристаллической пудре полиэтилена с размером частиц 20 мкм [17]. Таким способом осуществлен синтез устойчивых озонидов 36а-Ь, 37 и 38 (рис. 3). н,с
Аналогично синтезировали соединения 39, 43-45, эпоксиозониды 40 и 41, диозонид 42 (рис. 4) [18, 19]. Норборнен и его метилзамещенные производные оказались устойчивы к образованию мономерных озонидов при действии озона в растворе, что объясняется стерическими затруднениями в структурах молекул. Однако озонолиз на полиэтилене позволил синтезировать 1,2,4-триоксоланы 46a-d и 47a-d (рис. 4) [18].
Примеры озонидов 39-47, полученных на твердой подложке. Озонированием на полиэтилене удалось получить такие ранее неизвестные 1,2,4-триоксоланы, как 48 и 49а,Ь, из монозамещенных виниловых эфиров [20], а также взрывоопасные цианозамещенные озониды 50 и 51 (рис. 5) [21].
Другим известным методом получения триоксациклопентанового пероксидного фрагмента является кросс-озонолиз (или по-другому соозонолиз) метоксиоксимов в присутствии карбонильных соединений, предложенный Грисбаумом [22].
В большинстве случаев озонирование метоксиоксимов протекает по механизму Кригге, давая димерные пероксиды 6 как результат [3+3]-гомосочетания карбонилоксидов (схема 1) [23]. И только в 1995 г. К. Griesbaum предложил метод получения замещенных озонидов 53 путём соозонолиза метоксиоксимов 52 в присутствии карбонильных соединений (схема 4) [22]. Соозонолиз позволяет синтезировать моноспиро-, диспиро- и тетразамещенные симметричные и несимметричные озониды, вовлекая во взаимодействие соответствующие циклические и ациклические субстраты [22, 24].
Несмотря на то, что в данном случае общепринятым считается механизм озонолиза по Кригге (путь А), К. Griesbaum не исключил наличия альтернативного пути распада молозонида (путь В), известного как механизм Стори-Мюррея [24]. Он заключается в образовании семичленной гетероатомной системы при взаимодействии промежуточного первичного озонида с карбонильным соединением с последующей перегруппировкой в конечный 1,2,4-триоксолан 53.
Параллельно с формированием 1,2,4-триоксоланового цикла во всех случаях соозонолиза по методу Грисбаума имеет место побочный процесс образования TV-метоксилактамов 54 (путь С, схема 4), или TV-метоксиамидов, в зависимости от ациклического или циклического характера исходного метоксиоксима. Механизм данного процесса заключается в образовании промежуточного неустойчивого C-N-эпоксида, который затем подвергается спонтанной перегруппировке [23].
Интересно отметить, что стереохимия конечного продукта при [3+2]-циклоприсоединении карбонилоксида к карбонильному соединению является функцией структуры самой карбонильной компоненты и не зависит от конформации {син-1анти-) исходных метоксиоксимов [17].
Карбонильная компонента, вступающая во взаимодействие с карбонилоксидом должна обладать свойствами «диполярофила» [17]. Наилучшей диполярофильностью обладают «активированные» карбонильные группы с электронакцепторным заместителем. С помощью ИК-спектров реакционных масс, а также выделением гептанола в случае применения (9-гептилкетоксимов, доказано, что уходящей группой при образовании карбонилоксида из метоксиоксимов является метилнитрит [24].
В целом, соозонолиз по методу Грисбаума характеризуется следующими закономерностями: самые лучшие выходы спиро- и диспирозонидов 62a-h получаются при использовании шестичленных кетонов и метоксиоксимов 55-58; с увеличением или уменьшением размера кольца происходит снижение выхода продуктов реакции; размер длины цепочки (9-алкилгруппы в оксимах не оказывает влияния на выход пероксидов; количество побочных продуктов - лактамов 59 или амидов 60, зависит от применяемого субстрата (схема 5) [17, 24].
Реакция протекает по механизму Кригге с образованием ненасыщенного первичного озонида 73, который затем распадается до а-оксокарбонилоксида 74, который, в свою очередь, при циклизации с карбонильными соединениями образует а-оксоозонид 75. (схема 7) [23]. Например, при озонолизе 2-бутина 76 в присутствии 2 мол. экв. соответствующих кетонов или альдегидов образовывались озониды 77a-d (схема 7) [25].
Использование каталитической системы (TMSO)2/TMSOTf в пероксиконденсации карбонильных соединений
1,2,4-Диоксазолидины могут быть получены фотохимическим окислением синглетным кислородом. Так, группе исследователей под руководством Schaap А.Р. впервые удалось синтезировать 1,2,4-диоксазолидины 369a-d фотооксилением азиридинов 368a-d в сухом ацетонитриле в присутствии 9,10-дицианоантрацена (схема 52) [118-120]. Реакция оказалась стереоселективна в случае, если у атома азота отсутствуют пространственные препятствия. Стереохимия продуктов реакции не зависит от цис- транс- изомерии заместителей у соседних атомов углерода в структуре исходных соединений.
Механизм данного превращения, предположительно, заключается в согласованном присоединении синглетного кислорода в качестве 1,3 59 диполярофила к промежуточному илиду 371 (схема 53). Под действием синглетного 9,10-дицианоантрацена раскрывается азиридиновый цикл с образованием радикал-катиона 370 в котором г/иосостояние является наиболее устойчивым, если не имеется никаких стерических препятствий у атома азота. 369a-d cis 369a-d trans Далее за счет электронного трансфера образуются соответствующие азометины 371 и 372, которые вступают в 1,3-диполярное циклоприсоединение с синглетным кислородом, образуя 1,2,4-диоксазолидиновые соединения 369a-d. Если имеются объемные заместители, то г/иоконфигурация промежуточного катион-радикала 370 становится невыгодной, что приводит к образованию смеси цис- и транс-аминопероксидов. Поэтому реакция является стереоселективной только в первом случае.
Имеется пример эффективного фотохимического синтеза 1,2,4-диоксазолидинового кольца на основе азиридина 373 при облучении в ацетонитриле (схема 54) [121].
Озонирование и фотоокисление соответствующих ненасыщенных соединений являются основными методами получения 1,2,4-диоксазолидинового фрагмента. Однако, кроме них существуют и другие способы введения в структуру молекулы аминопероксидного фрагмента.
Найдено, что различные циклические кетоны (циклопентанон 184, циклогексанон 144) реакцией с Н2Ог и NH3 со средними выходами приводят к образованию соответствующих 1,2,4-диоксазолидинов 379 и 380 (схема 57) [124, 125].
При наличии стерических затруднений, например, в 3,3,5-триметилциклогексаноне 381, вместо циклических аминопероксидов образуются а-аминогидроперекиси 382. Авторы отметили, что а-аминогидроперекиси можно вовлечь во взаимодействие с кетонами (например, ацетоном, этилметилкетоном, диэтилкетоном, циклопентаноном, циклогексаноном, циклогептаноном) и альдегидами (ацетальдегидом, бутиральдегидом, бензальдегидом, за исключением формальдегида, акролеина) с образованием несимметричных циклических аминопероксидов, например 383.
E.G.E. Hawkins описывает случай получения 1,2,4-диоксазолидинов с выходом 60-80% окислением раствора соответствующих иминов 384а-с в смеси петролейного эфира и бензола кислородом воздуха при -15-20С. Синтезированные соединения 385а-с оказались устойчивы на воздухе и могут быть очищены колоночной хроматографией и кристаллизацией (схема 58) [126].
1,Г-Пероксидициклогексиламин 380 - ключевой интермедиат в производстве полимера нейлона-6 [127], - также получили действием Н202 на циклогексанон 144 в присутствии NH4CI/NH4OH и Na2EDTA с последующей обработкой NH3 (схема 59) [128]. Схема о
В литературе описан пример синтеза аминоперекисных аналогов 1,2,4,5-тетраоксанов - 1,2-диоксатетрагидропиридазинов 388, 390 и 391 [129]. Так, Schmits осуществил взаимодействие соединения 386 и 1,2-диакилгидразинов 389а,Ь с СН20 и Н202, которое привело к образованию 1,2-диоксатетрагидропиридазинов 388, 390 и 391, соответственно (схема 60). Автор предположил, что реакция протекает через промежуточный гидропероксид, например 387.
Кислотно-катализируемая конденсация /?-дикетонов с пероксидом водорода
В спектре ЯМР С соединения 42 наблюдались характерные сигналы винилхлоридного фрагмента С24 5С 115.23 м.д. и С4 5С 140.23 м.д., а также сигнал CN-группы 5с 119.89 м.д. и смещенный в сильное поле под ее влиянием сигнал СН2-группы С2 5С 11.35 м.д. В спектре ЯМІ Н наблюдался характерный квартет в слабом поле Н-24 5н 5.80 м.д. за счет расщепления на метальных протонах Н-23. В спектре НМВС присутствовали кросс-пики между протонами Н-23 СН3 группы (5С 16.64 м.д., 5Н 1.76 м.д.) и сигналами атомов углерода С24 (5С 115.23 м.д.) и С4 (5С 140.23 м.д.), что свидетельствовало в пользу того, что СН3 группа расположена непосредственно у двойной связи. Характерными являлись также НМВС взаимодействия узлового протона Н-5 (5н 2.0 м.д.) с сигналами винилхлоридной двойной связи С24 (5С 115.23 м.д.) и С4 (5С 140.23 м.д.) и протона СН-группы двойной связи Н-5 (5н 5.80 м.д.) и сигнала С5 (5с 50.45 м.д.).
В спектре ЯМР13С аллилхлорида 43 в слабопольной области наблюдались сигналы атомов углерода в положении С23 и С24 при 5С 118.63 и 50.18 м.д., соответственно, четвертичный сигнал 146.33 м.д. (С4), сигнал CN-группы при 5С 119.93 м.д. (СЗ). В спектрах HSQC и НМВС смеси установлены положения соответствующих протонов, при этом сигналы пентациклического каркаса не претерпевали существенных изменений.
В связи с тем, что основным продуктом озонолиза в кислой среде оказался лактам 37, нами осуществлена реакция с 3-метоксимом 28-оксоаллобетулона 16 в аналогичных условиях. В результате, помимо N-метоксилактама 19, выделен минорный продукт 2,2-дихлор-19Д28-эпокси-18а-олеан-3,28-дион 44 (схема 16).
Схема Условия и реагенты: а. 03, СНС13/НС1(Конц) (20:1), 0С. По-видимому, в данном случае основной являлась конверсия метоксиоксима 16 в TV-метоксилактам 19, но одновременно имело место снятие -NOCH3 группы под воздействием озона с последующим хлорированием положения С2 в кислых условиях реакции. Наличие сигналов СЗ 5С 203.18 м.д. и С2 5С 85.57 м.д в спектре ЯМР13С, а также отсутствие сигналов протонов -NOCH3 в спектре ЯМІ Н свидетельствовало о прошедшем превращении. Структура соединения 44 подтверждена методом рентгеноструктурного анализа (рис. 11).
Таким образом, на примере 28-оксоаллобетулона обнаружено предпочтительное формирование А-гомолактамного фрагмента при озонировании оксимов тритерпеноидов, в том числе и в кислых условиях реакции. Взаимодействием оксима и метоксиоксима 28-оксоаллобетулона с озоном в присутствии 5% НС1 получены ранее неизвестные хлорсодержащие производные тритерпеноидов.
В литературе имеются сведения о выраженной противоопухолевой активности природных метаболитов с ацетиленовым фрагментом [193]. Кроме того, алкиновый остаток является одним из наиболее удобных в дизайне новых соединений благодаря высокой реакционной способности и легкости функционализации [194, 195]. Представлены работы по синтезу алкинильных производных тритерпеноидов лупанового и олеананового типов, проявляющих цитотоксическую активность [196-199]. В связи с этим нами осуществлен ряд превращений продуктов озонолиза тритерпеноидов с изопренильной группой, с целью получения новых производных, содержащих терминальный ацетиленовый и винилхлоридный фрагмент. Как ранее было показано (разделы 2.2 и 2.4), получить триоксоланы по изопропенильной группе оказалось невозможным из-за их низкой стабильности.
Нами был применён классический подход, заключающийся в действии фосфоргалогенидов на кетогруппу с образованием гем-дигалогенпроизводного, с последующим его дегидрогалогенированием [200].
Взаимодействием 29-норлупан-20-она 45 с РОСЬ при кипячении в пиридине впервые синтезирован ЗД28-ди-(9-ацетил-29-норлуп-20(30)-ин 46 с выходом 73% (схема 17). В качестве побочных продуктов реакции были выделены 3/?-ди-(9-ацетил-19/?,28-эпокси-29-норлуп-20(30)-ен 47 (5%) и ЗД28-ди-(9-ацетил-20-трихлорметил-29-норлупан-20-он 48 (1%).
Синтез соединения 48 можно рассматривать как результат формального замещения трех атомов водорода на атомы хлора в ацетильной группе по аналогии с реакцией галоформного распада метилкетонов.
Винилхлорид 49, вероятнее всего, образовался за счет дегидрогалогенирования промежуточного гел -дигалогенпроизводного при термической активации в условиях реакции с отщеплением одной молекулы НС1.
Структура соединений 46-49 установлена методами ЯМР-спектроскопии. Так, в спектрах ЯМІ Н ацетилена 46 сигнал протона НЗО терминальной алкиновой группы проявлялся в виде характерного дублета при 8Н 2.03 м.д. (J 2.2 Гц), а сигналы тройной связи в спектре ЯМР13С обнаруживались при 8с 68 (СЗО) и 89 (С20) м.д.
В спектрах ЯМІ Н и ЯМР13С соединения 49 регистрировались сигналы винилхлоридной группы при 8Н 5.03 м.д. и 5.14 м.д. и при 8С 111.5 м.д. (СЗО) и 148.7 м.д. (С20), соответственно.
В спектре ЯМР13С 29-норлуп-20(30)-ена 47 присутствовали сигналы двойной связи и тетрагидрофуранового цикла в области 8с 113.0/138.5 и 88.5/73.2 м.д., принадлежащие атомам углерода С20/С30 и С28/С19, соответственно. Сигналы протонов НЗО при 8н 5.06 и 5.27 м.д., а также дублет дублетов Н20 при 8н 6.01 м.д. в спектре ЯМІ Н подтверждали структуру соединения 47.
Характеристичные сигналы в спектре ЯМР С 20-трихлорметил-29-норлупан-20-она 48 при 8С 202.6 и 103.4 м.д. свидетельствовали о наличии трихлорацетильной группы в положении С20. Структура 29-норлуп-20(30)-ина 46 была подтверждена методом рентгеноструктурного анализа (рис. 12). винилхлоридных производных на основе 4-оксо-3,4-секотритерпеноидов 40 и 50 (схема 19). Первоначально в несколько этапов из бетулина 15 были получены исходные соединения 40 и 50. Ключевой стадией при этом являлась перегруппировка Бекмана II рода промежуточных оксимов с образованием 3,4-секоолефинов и последующее низкотемпературное озонирование в СН2С12 при -40С (схема 19).
Первый синтез 1,2,4,5-тетраоксанов на основе тритерпеноидов
Температуры плавления определяли на микростолике "Boetius". Оптическое поглощение измеряли на поляриметре "Perkin-Elmer 241 МС" (Германия) в трубке длиной 1 дм. ТСХ-анализ проводили на пластинках Сорбфил (ЗАО Сорбполимер, Россия), используя систему растворителей хлороформ-этилацетат, 40:1. Вещества обнаруживали 10% раствором серной кислоты с последующим нагреванием при 100-120С в течение 2-3 мин. Колоночную хроматографию проводили на А1203.
Рентгеноструктурное исследование провели на дифрактометре Bruker SMART APEX П. РСА выполнен в Центре рентгеноструктурных исследований ИНЭОС РАН.
Спектры ЯМР Ни С записаны на импульсных спектрометрах "Bruker" АМ-300 и "Bruker" АМХ-300 с рабочими частотами 300 МГц (!Н) и 75 МГц ( С) с 5 мм QNP-датчиками при постоянной температуре образца 298К, а также на "Bruker" Avance III с рабочей частотой 500.13 МГц ( Н) и 125.47 МГц (13С) с использованием 5 мм датчика с Z-градиентом РАВВО при постоянной температуре образца 298К. Химические сдвиги в спектрах ЯМР С, Н приведены в м.д. относительно сигнала внутреннего стандарта тетраметилсилана (ТМС). Оптимизацию геометрических параметров исследуемых соединений, решение колебательной задачи, расчет энтропии и термодинамических поправок к полной энергии соединений выполняли в программе «ПРИРОДА 06» [218] в приближении РВЕ/3 [219-222]. Задержка между импульсными последовательностями устанавливалась для достижения полной релаксации. С целью увеличения цифрового разрешения применялось дополнение нулями и умножение Фурье-образа спектра на экспоненциальную функцию (1Ь= 0.1 Гц для Н и 1 Гц для С). Спектры ЯМР С с подавлением по протонам (WALTZ-16) были зарегистрированы при следующих условиях: спектральное окно - 18 кГц, количество точек - 64К, длительность возбуждающего импульса (30) - 2.2 мкс, релаксационная задержка - 1.5 с, количество прохождений - 1500 - 5000. Редактирование спектров ЯМР 13С проводилось на основании экспериментов DEPT-90 и DEPT-135 [223]. Длительность импульса регенерирующего поперечную намагниченность выбиралась 6 мкс (DEPT-90) и 9 мкс (DEPT-135), рефокусирующая задержка 1/2J =3.6 мс, 64К точки накоплены в течение 1024 прохождений, спектральное окно - 18 кГц, экспоненциальное уширение линий - 1 Гц. Двумерные спектры - COSY [224] записаны в стандартных режимах многоимпульсных последовательностей программного обеспечения прибора. Размер матрицы 2К на 1024 эксп. при спектральном окне 3 кГц, для магнитудного спектра использовалась синусоидальная-колоколообразная взвешивающая функция для F1 и F2 проекций (ssb = 0). В спектрах гетероядерной корреляции HETCOR (размер матрицы 1К на 256 эксп., 18 кГц для Г2-проекциии и 3 кГц - для F1) рефокусирующая задержка оптимизирована под наблюдение JQR= 145 Гц.
Для озонирования использовался озонатор "Озон-2К" (Россия). В работе использовали дезоксихолевую и литохолевую кислоты, а также оксон (Охопе ) производства Sigma Aldrich Chemical Co.
Аллобетулин синтезировали из бетулина согласно [225]. Бетулин 15 выделяли из природного сырья [226]. 4,23,24-тринор-19Д28-эпокси-18ог-олеан-3-он получали согласно [171]. Метил 3-оксо-12а-ацетокси-5/?-холан-24-оат 3 и метил 3-оксо-5/?-холан-24-оат 4 получили из дезоксихолевой и литохолевой кислот как описано в [58]. 3,5-Секо- 4-нео-19р,28-эпокси-18а-олеан-3,5-дион 22 синтезировали в несколько стадий из аллобетулина согласно [176]. а-Апоаллобетулин 26 получали перегруппировкой аллобетулина по Вагнеру-Меервейну [227]. 28-Оксоаллобетулон 30 получен по методике, описанной в [170]. ЗД-Ацетокси-21/?-ацетил-20Д28-эпокси-18а,19ДН-урсан 33 синтезировали действием АС2О/НСЮ4 на аллобетулин [180]. 3-Оксимино-19Д28-эпокси-28-оксо-18а-олеан 36 получали из аллобетулина в соответствии с [185]. ЗД28-Ди-(9-ацетил-29-норлуп-20-он 45 получен как описно в [169]. Метил 2-циано-3,4-секо-4(23),20(29)-лупандиен 112 28-оат синтезировали перегруппипировкой Бекмана II рода соответствующего оксима [228]. Метил 3,3-ге;и-бисгидроперокси-12а-ацетокси-5/?-холан-24-оат получали с использованием системы реагентов H2O2/HCI в соответствии с [71]. /Ъи-бисгидропероксид циклогексана получали взаимодействием циклогексанона с 30%-ным раствором Н202 в присутствии катализатора 12 [181]
Методика синтеза 1,2,4-триоксоланов 7-12 Через раствор 0.47 г (1 ммоль) соединения 5 или 0.41 г (1 ммоль) соединения 6 и 2 ммоль кетона (0.2 мл циклогексанона или 0.2 мл CF3C(0)CH3, или 0.29 мл CF3C(0)Ph) в 30 мл смеси СН2С12 и циклогексана (2 : 1) при 0С пропускали озон до исчезновения исходного вещества (ТСХ -контроль). Реакционную массу упаривали в вакууме, остаток хроматографировали на колонке с А1203, элюент - гексан. Метил 12«-ацетокси-5 -холан-3-спиро-5 -(3 -трифторметил-3 -фенил-1 ,2 ,4 -триоксоциклопентан)-24-оат 7.