Содержание к диссертации
Введение
1. Гетероатомные производные бетулина 7
1.1.Синтез тритерпенових азот- и серосодержащих эфиров 8
1.2. Синтез тритерпенових уреидо- и тиоуреидопроизводных 13
1.3. Синтез тритерпеновых оксимов 14
1.4. Синтез тритерпеноидов с гидразиновым и гидразоновым фрагментами 18
1.5. Синтез тритерпеновых аминопроизводных 20
1.6. Синтез тритерпеноидов с азот- и серосодержащими гетероциклическими фрагментами 22
1.7. Синтез тритерпеновых амидов, пептидов 27
2. Обсуждение результатов 44
2.1. Синтез серосодержащих производных на основе бетулина 44
2.2. Синтез азотсодержащих тритерпеноидов 52
2.2.1. Синтез тритерпеноидов с енаминокрбонильным фрагментом в цикле А 52
2.2.1.1. Синтез а-енаминокетонов на основе 19р,28-эпокси-олеан-3-она 52
2.2.1.2. Синтез а-енаминокетона на основе 19Р,28-эпоксиолеан-2-она 65
2.2.2. Синтез р-енаминокетонов на основе лупановых и олеанановых 2-гидроксиметиленпроизводных 68
2.2.2.1. Г..Синтез олеанановых р-енаминокетонов 68
2.2.2.2..Синтез лупановых р-енаминокетонов 72
2.2.3. Синтез димеров с Р-енаминокарбонильными фрагментами на основе лупанового и олеананового 2-гидроксиметилен-производных 75
2.3.3.1. Синтез олеанановых димеров с р-енаминокарбонильными фрагментами 76
2.3.3.2. Синтез лупановых димеров с Р-енаминокарбонильными фрагментами 82
2.3. Исследование биологической активности 85
Заключение 92
- Синтез тритерпенових уреидо- и тиоуреидопроизводных
- Синтез тритерпеновых амидов, пептидов
- Синтез а-енаминокетонов на основе 19р,28-эпокси-олеан-3-она
- Синтез димеров с Р-енаминокарбонильными фрагментами на основе лупанового и олеананового 2-гидроксиметилен-производных
Введение к работе
Актуальность темы. Работы в области синтетических
трансформаций природных веществ, биологическая активность
которых достоверно установлена, в последние годы становятся все
более значимыми. Наиболее ярким представителем группы
пентациклических тритерпеноидов ряда лупана является бетулин,
структурным модификациям и изучению свойств которого посвящена
многочисленная литература. В связи с многообразием полезных
фармакологических свойств бетулина, сочетающихся с практически
неограниченной доступностью, целенаправленный поиск
оригинальных лекарственных средств на основе его многочисленных производных остается важным научным направлением в течение нескольких последних десятилетий. Бетулиновая кислота, биосинтетическим предшественником которой является бетулин, признана перспективным противоопухолевым агентом с ингибирующей активностью, наиболее высокой в отношении клеток глиобластом, медулабластом и меланом. Кроме того, бетулиновая кислота и ее производные - новый класс ингибиторов вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1), блокирующих стадию слияния вируса с клеткой. Несмотря на то, что синтезирован большой круг производных на основе бетулина и бетулиновой кислоты, синтетические возможности этих соединений далеко не исчерпаны, а их дальнейшая функционализация является перспективным подходом для создания новых эффективных полусинтетических фармакофоров, являющихся аналогами лекарственных препаратов. Наличие в нашей стране богатейшего растительного сырья для проведения исследований по целенаправленным трансформациям растительных метаболитов только подчеркивает их актуальность.
Исследование выполнено в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института технической химии УрО РАН по теме: «Синтез оптически активных азот-, серосодержащих соединений и борорганических реагентов на основе химических трансформаций биогенных аминокислот и высших терпенов» (номер государственной регистрации 01200300765).
Работа осуществлялась при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 04-03-32063),
Авторы выражают глубокую благодарность член-корреспонденту РАН, профессору А. Г. Толстикову за плодотворную научную идею, положенную в основу научной работы.
гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ РФ (№ НШ-5812.2006.3), грантов Президента РФ на поддержку молодых учёных и ведущих научных школ (НШ-2020.2003.3), комплексной программы Президиума РАН "Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе", гранта Целевой программы междисциплинарных проектов, выполняемых в содружестве учеными УрО и СО РАН.
Цель работы. Синтез новых S- и N-содержащих производных
бетулина с сульфидным, сульфоксидным, а- и
(3—енаминокарбонильными фрагментами с оценкой их биологической активности.
Научная новизна. Проведена модификация бетулина по
положению С-30 с использованием реакций тиилирования и
сульфоксидирования. Предложены способы введения а- и
(3-енаминокетонных фрагментов в молекулы тритерпеноидов
лупанового и олеананового рядов. Осуществлён направленный синтез
симметричных (3-енаминокетонов, содержащих два тритерпеновых
каркаса. Впервые в ряду тритерпеноидов исследованы особенности
протекания стереоселективной термической перегруппировки
диастереомерных 3-ацетокси-(2,3),(19(3,28)-диэпоксиолеананов
в 2-р-ацетокси-19р,28-эпоксиолеан-3-он.
Практическая значимость. Разработаны простые в осуществлении подходы к синтезу серо- и азотсодержащих лупановых и олеанановых тритерпеноидов, основанные на доступном исходном сырье.
Среди синтезированных соединений обнаружены вещества, обладающие противовоспалительной и иммунотропной активностью. Среди лупановых и олеанановых (3-енаминокетонов отобраны соединения с изопропильным заместителем, перспективные в качестве иммуносупрессоров гуморального и клеточного иммунитета, не обладающие общетоксическим действием на организм.
Апробация работы. Полученные результаты диссертационной работы представлялись на российских и международных научных конференциях: Международной технической конференции «Перспективы развития химии и практического применения алициклических соединений» (Самара, 2004 г.), Всероссийской и Международной конференциях «Техническая химия. Достижения и перспективы» (Пермь, 2006 г., Пермь, 2008 г.), Всероссийской научной конференции «Современные проблемы органической химии»
(Новосибирск, 2007 г.), IV Всероссийской конференции «Енамины в органическом синтезе» (Пермь, 2007 г.), VII, X, XI Молодежных школах-конференциях по органической химии (Екатеринбург, 2004 г., Уфа, 2007 г., Екатеринбург, 2008 г.), Международной конференции «Актуальные проблемы химии природных соединений» (Ташкент, 2009 г.).
Публикации. По материалу диссертационной работы опубликовано 4 статьи в рецензируемых журналах, 3 статьи в сборниках материалов конференций, 5 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 138 страницах машинописного текста состоит из введения, трех глав, выводов, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 74 схемы, 16 таблиц и 14 рисунков. Список литературы включает 85 наименований. В первой главе представлен обзор литературных данных, посвященный синтезу и исследованию биологических свойств серо- и азотсодержащих производных бетулина. Во второй главе представлены результаты собственных исследований, где последовательно рассматриваются синтезы на основе бетулина его сульфидов и сульфоксидов, лупановых и олеанановых тритерпеноидов, содержащих енаминокарбонильные фрагменты. Приводятся доказательства строения полученных соединений физико-химическими методами, в том числе рентгеноструктурным анализом, а также результаты исследования биологической активности. Третья глава содержит экспериментальную часть работы. Далее идут выводы, заключение и список литературы.
Синтез тритерпенових уреидо- и тиоуреидопроизводных
Наличие в тритерпеновой молекуле кетонных-. и альдегидных групп предполагает получение их гидроксиминовых-производных, которые можно рассматривать как самостоятельные продукты синтеза, так и промежуточные интермедиаты для дальнейшей модификации нативной молекулы. Кипячение бетулоновой 4 или 20,29-дигидробетулоновой 42 кислот с гидрохлоридом гидроксиламина в пиридине или в этаноле в присутствии ацетата натрия приводит к соответствующим 3-гидроксиминопроизводным 43 и 44 [14, 15]. Обработка 43 метилбромацетатом в диметилформамиде в присутствии гидрида натрия даёт эфир 45 [16], а йодистым метилом, фенацилбромидом, аллилбромидом по отдельности в ацетоне в присутствии карбоната калия к соединениям 46, 47, 48 соответственно [23]. Установлено, что 3-оксим бетулоновой кислоты 43 обладает сравнительно высокой антивирусной активностью в отношении вируса гриппа А и выраженной-желчегонной активностью, сопоставимой с действием, карсила [14]. Его гидрированный, аналог 44,- протестированный in vitro, проявил-цитотоксическукг активность в отношении, раковых клеток-человека-линий MOLT-4, JurkatE6.1, СЕМ.СМЗ, BRISTOL8, U937, DU145, РА-1, А549, и L132 в концентрациях ED5o-= 0.7-2.6 fxg/mL [16]. В работе [20] гидроксимирование 20-оксобетулиновой и Ъ-О-ацетилбетулоновой кислот гидрохлоридом гидроксиламина или его метильного производного проводили в среде метанола или изопропанола в присутствии ацетата натрия, в результате чего получены 20- и 30-оксимы бетулиновой кислоты 49-52. В продолжение своих работ по трансформации лупановых тритерпеноидов авторы [19] окислением по Сверну бетулина 1 и его 3-0- ацетитильного производного получили З-Оацетилзамещенные бетулиновый и бетулоновый 54 альдегиды, которые использовали в синтезе соответствующих оксимов 55-57. Дегидратация диоксима 56 в уксусном ангидриде дает нитрил 3-гидроксиминобетулоновой кислоты 58. 3,28-Диоксим 56, альдоксим 57 и нитрил 58 обладают выраженными противовирусными свойствами в отношении вируса гриппа А. Перегруппировка оксимов 3-кетонов по Бекману успешно использована для модификации в цикле А. Так, оксим аллобетулона дает смесь лактама 59 и секонитрила 60 [22]. Согласно [23], метиловый эфир бетулоновой кислоты превращается преимущественно в лактам 61 при нагревании с гидроксил амин-О-сульфокисл отой в растворе муравьиной кислоты.
Побочными продуктами являются секонитрил 62 и О-сульфонооксим 63. Оксим 3-оксобетулоната при обработке смесью H2S04-AcOH дает лактам 64 и секонитрил 65 [24]. Этот же подход применили авторы работы [25] для диоксима 66, полученного из лупанового диэфира янтарной кислоты. В результате раскрытия циклов А обоих тритерпеновых фрагментов под действием хлорангидрида и-толуолсульфокислоты образуется с 76 % выходом секодинитрил 67. Реакция нитрозирования бетулоновой кислоты 4, её метилового эфира и аллобетулона 6 изоамилнитритом в присутствии трет-бутилата калия приводит к образованию соответствующих гидроксиминокетонов 68, а восстановление последних боргидридом натрия - к а-гидроксиоксимам 69, фрагментацией которых по Бекману получены лупановые и 19р,28-эпокси-18а-олеанановые2,3-сек-0-производные 70 [26]. Ацилированные производные тритерпеновых оксимов можно получить действием ангидридов или галогенангидридов кислот в среде безводного бензола в присутствии триэтиламина (соединения 71-73) [16], безводного пиридина в присутствии диметиламинапиридина (соединение 75) [27] или в безводном диметилформамиде в присутствии гидрида натрия (соединение 74) [18]. Оксим аллобетулона реагирует с фурандионом при кипячении в безводном толуоле с образованием О-бензоилацетата оксима аллобетулона 76 [28]. 1.4. Синтез тритерпеноидов с гидразиновым и гидразоновым фрагментами Индийскими учеными была разработана схема синтеза лупановых тритерпеноидов с гидразоновым и гидразиновым фрагментами в положении С-3 на основе бетулоновой 4 и 20,29-дигидробетулоновой кислот 42, включающая их взаимодействие с различными фенилгидразинами в метаноле или этаноле в присутствии ацетата натрия [29, 17, 18.]. Гидрирование 3-оксима 83 и фенилгидразонов 20,29-дигидробетулиновой кислоты 78, 79 в присутствии каталитической губчатой платины в ледяной уксусной кислоте приводит к соответствующим 3-амино- 84 и 3-гидразинопроизводным 87, 88. Взаимодействием амина 84 с 3,4-дифторбензальдегидом и 2,4-дифторбензальдегидом получены имины 85 и 86. Большинство синтезированных соединений обладают противоопухолевым и анти-ангиогенным действием, в отношении раковых клеток человека с допустимым токсикологическим профилем, среди которых наиболее эффективное действие оказывают 3-ІУ-бензоилгидразон 81 и 3-7V-фенилгидразон 20,29-дигидробетулиновой кислоты 78 [29]. Полученные взаимодействием гидразина с хлорангидридами бетулиновой и бетулоновой кислот гидразиды 89 в реакциях с замещенными бензальдегидами в этаноле практически количественно превращены в соответствующие TV-бензальгидразиды 90-93. 4-Хлорбензальгидразид бетулиновой кислоты, бснзальгидразид 3-гидроксиминобетулоновой кислоты и гидразид бетулиновой кислоты ингибируют размножение вируса герпеса.
Гидразид бетулиновой кислоты активен также в отношении ВИЧ-1 [14, 30, 31]. На основе бетулоновой кислоты и ее метилового эфира получены различные аминопроизводные. Так, в условиях реакции Лейкарта из метилбетулоната синтезирован JV-формиламин 94 [7]. В работе [27] для энантиоселективного восстановления 3,28-диоксима 56 до амина 95 использовали цианборгидрид натрия. Этот же реагент применили в реакции восстановительного аминирования альдегида 96 гидрохлоридом метилового эфира 11-аминоундекановой кислоты [13]. Кипячением в спирте 30-бромпроизводного диацетата бетулина 98 с различными аминами получен ряд лупановых тритерпеноидов 99, 100 с аминным фрагментом при атоме углерода С-30 [32]. С хорошим выходом (86%) протекает восстановление водородом на никеле Ренея до бис(Зр-О-пропиламина) 102 бис(ЗР-О-пропионитрила) 101, полученного цианэтилированием акрилонитрилом триэтилбензиламмония хлорида (ТЕВА), [25]. Синтез тритерпеноидов с азот- и серосодержащими гетероциклическими фрагментами Синтез лупановых и олеанановьгх тритерпеноидов с азот- и серосодержащими гетероциклическими фрагментами базируется, как правило, на основе тритерпеновых 3-й 2-оксопроизводных. Конденсация бетулоновой 4, 20,29-дигидробетулоновой кислоты 42, их метиловых эфиров 103 и аллобетулона 6 с этилформиатом, диэтилоксалатом и этилтрифторацетатом даёт соответствующие Р-дикарбонильные соединения 104,105 [33, 34]. 2-Гидроксиметиленпроизводные. бетулоновой кислоты и 20,29-дигидробетулоновой кислоты 104 образуют с гидроксиламином соответствующие лупановые изоксазолы-106. Изоксазольные циклы легко раскрываются метилатом натрия с образованием 2а-циано-продуктов 107. Последующее окисление 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохиноном приводит к соединениям с 2-циано-3-оксо-1-еновым фрагментом 108, который, как, оказалось, играет немаловажную роль в проявлении соединением выраженной биологической активности. Так метиловые эфиры 2-циано-3-оксо-1-ен-бетулоновой и 2-циано-3-оксо-1-ен-20,29-дигидробетулоновой кислот проявили высокую цитотоксическую активность в отношении раковых клеток [34].
Синтез тритерпеновых амидов, пептидов
Судя по многочисленным статьям и обзорным публикациям, синтез амидов и пептидов стал одним из наиболее перспективных. Среди синтезированных соединений многие проявили ингибирующую активность к ВИЧ-1 [44, 45, 27, 46, 47, 48]. Введение амидной группы при С-28 у лупановых тритерпеноидов приводит к появлению более эффективного индуцирования аппоптоза в лейкимийных и злокачественных гепатомных клетках in vitro, чем у бетулоновой кислоты [49]. Один из простейших амидов по С-28 положению 141 получен реакцией хлорангидрида кислоты 140 с аммиаком [13]. Также на основе бетулиновой кислоты синтезированы аминокислотные коньюгаты 142 [36] Большинство амидов.. 142 обладают хорошей водной растворимостью и проявляют избирательную цитотоксичность на линиях ротовых, клеток, культивируемых меланомой (MEL-2) и линиях клеток эпидермального. рака человека (KB) [36]. Подобные амиды синтезированы на основе бетулоновой кислоты [14, 37, 31, 38]. Наибольшую активность в отношении вируса герпеса простого типа 1 проявил амид бетулоновой кислоты с октадециламинным радикалом. Амид с N-метилпиперазином с выраженной противоопухолевой активностью, снижает тяжесть патологических изменений в тканях, проявляет антиоксидантныи и цитопротекторный эффект в нормальных клетках. Получены амиды бетулоновой кислоты 145, 146, 147, содержащие остатки алифатических и гетероциклических аминов, а также коньюгаты с L-аминокислотами. Высокими ингибирующими свойствами в отношении вируса гриппа А обладают амид бетулоновой кислоты и пептиды бетулоновой и 3-гидроксиминобетулоновой кислот с 1,-метионином. Пептид 3-гидроксиминобетулоновой кислоты с Z-метионином был активен также и в отношении ВИЧ-1 [51.]. Синтезированы моно- и дипептиды 148, 149 на основе бетулоновой кислоты с длинной цепью из метиленовых звеньев при С-28 [53]. Соединения оказались более эффективными ингибиторами опухолевых клеток, чем бетулиновая кислота. Длина метиленового фрагмента (СН2)П (n = 7, 8, 10) в амидном остатке незначительно влияет на ингибиторную активность; однако, введение второго амидного остатка с образованием соединения 149 усиливает ингибирование на выращенных опухолевых клетках [49].
Реакцией хлорангидридов 3-замещенных Зр-бетулиновой и За-бетулиновой кислоты 140, 150 с различными эфирами со-аминоалкановой кислоты синтезированы продукты 151-153 с разной длиной цепи из метиленовых звеньев при атоме углерода С-28 (m = 1-12). Постепенное удлинение цепи показало, что существенная активность наблюдалась у соединений бетулиниламиногептановой и бетулиниламинододекановой кислот 152,153 (т = 7, 11) [45, 13]. Поскольку наиболее сильно действующим ингибитором ВИЧ-1 оказалось производное ундекановой и ЗР-бетулиновой кислоты 153 (m = 10), была синтезирована большая серия соединений 11-аминоундеканатов на основе различных производных луп-20(29)-ен-28-овой кислоты 154-158, изопропилидензамещённых лупановых тритерпеноидов 159, 160 [13.]. Наиболее явные ингибирующие свойства ВИЧ-1 проявили 7У-[ЗР-гидрокси-30- [(2 -гидроксиэтил)-тио]луп-20(29)-ен-28-оил]-11-аминоундекановая кислота и Лг-[Зр,30-дигидроксилуп-20(29)-ен-28-оил]-11-аминоундекановая кислота Две линии производных П-аминоундекановой кислоты получены из первоначально модифицированных лупановых тритерпеноидов по С-28 положению. Кислотный гидролиз изоцианата 30 привёл к аминопроизводному, которое при введении в реакцию с хлорангидридом 11-метоксикарбонилундеканановой кислоты дает соответствующую кислоту и ее метиловый эфир 161. Синтезированная серия лупановых производных с остатком со-аминоалкановой кислоты является базой для дальнейшего увеличения боковой цепи. Из амидов ю-аминоалкановой и бетулиновой кислот 151 реакцией с метиловыми эфирами со-аминоалкановой кислоты получены дипептиды 162а-к. Созданные коньюгаты на основе (3-аланина 162І, 3-аминопропионовой кислоты 162j и 4-аминобутировой кислоты 162к проявляют анти-ВИЧ-1 активность на уровне наномолярных концентраций (1С50 100пМ)[45]. Кроме того, проведена оптимизация боковой цепи в положении С-28 кислоты 151 (m = 7) различными а-аминокислотами. Надо отметить, что синтезированные гидролизованные производные аланина 163а и 163Ъ показали более высокую активность в сравнении производным глицина 162h, наличие объемных заместителей в соединениях 163g-j привело к снижению биологической активности. Присутствие в а-аминокислотном остатке амидного (производное аспарагина 163g) или аминного (производное лизина 163І) фрагментов является весьма неблагоприятным фактором и приводит к практически неактивным продуктам [45]. Также на основе амидов 151 (m = 7) получены соединения с 0- и с у-аминокислотными фрагментами - дипептиды 164а-к, среди которых выявлены соединения с высокой анти-ВИЧ-1 активностью. Дипептид бетулиновой кислоты 164g, так называемый IC9564, признан ведущим среди соединений, ингибирующих проникновение ВИЧ-1 в клетку. Поскольку хороший уровень активности был получен для амидов 164аj с фенильным заместителем в аминокислотном остатке, авторы [45] провели синтез производных о-, т-, и/7-аминобензойной кислоты 165а-с. Производное о-аминобензойной кислоты 165а не проявило никакой активности, а т-, и р-замещённые производные 165Ь,с показали высокую анти-ВИЧ-1 активность. Запатентован способ получения серии лупановых моно- и дипептидов 166 с активностью по отношению к цитопатогенному действию вирусов ВИЧ, ингибирующих образование обратимой транскриптазы и используемых для профилактики и лечения СПИД [54]. В поисках биологически активных соединений - в боковую цепь дипептида при атоме С-28 бетулоновой- кислоты ввели..гетероциклический фрагмент.
Полученные соединения 167 проявили выраженную противовирусную активность [55]. X = связь, карбамоил, N-метилкарбамоил, аминокарбонил, N-метиламинокарбонил; Y = связь, т- или р- фенилен; т = 0-3;п = б-12;р = 0-2;т + п + р = 6- 14 Взаимодействие с диаминами ацилхлорида 140 является ключевой стадией в синтезе соединений, содержащих обращенные амидные группы в боковой цепи. Алкилдиамин 168 с уксусным ангидридом образует дипептид Реакция 168 с разнообразными моноэфирами дикарбоциклических кислот приводит к соответствующим эфирам 170, за исключением производного фталевой кислоты, взаимодействием которого с 168 получено соединение 171 со фталимидным фрагментом в боковой цепи. Гидролизованные эфиры 170 - «обращенные амиды» и продукт 171 обладают анти-ВИЧ активностью [45]. Как и с диаминами, ацилхлорид, бетулоновой кислоты 140 конденсируется с алканполиаминами (спермидин, диэтилентриамин и триэтилентетрамин), образуя тритерпеновые метиленполиаминовые коньюгаты 172, которые являются аналогами скваламина и его аминостерольных миметиков [56]. Тритерпеновые; метиленполиаминьїі 74 получали при одновременном введении? полиаминной; цепи в положение G-3 и С-28, амида бетулоновой кислоты с 1,6-диаминогексаном 168 (n = 6). Первоначально используется реакция : цианоэтилирования с образованием,:/: 30-0-(2 -цианоэтил)-А (252 - дицианоэтил)-диаминогексана:. 173, а затем;, каталитическое гидрирование приводящее к соответствующему продукту 174. Также можно получить 3(3 0- сульфат 28-диаминогексилгЖ-(3,3 -дипропиламино)бетулиновой кислоты; 175, если ввести в реакцию І цианоэтилирования; соединение 172 (n - = -6).,. Соединение 175 частично растворимо; в воде, что является немаловажным фактором при выявлении у соединений биологической активности.: Подобная последовательность реакций (цианоэтилирования, каталитческого гидрирования) была также применена для получения «разветвлённого» норлупана Зр\2(Ж,28-три-0-пропиламина 177 из триола 176 [56]. Амид с N-метилпиперазиновым фрагментом 175 реагирует с акрил онитрилом с образованием 3{3-2-цианоэтоксизамещенного соединения 779, восстановление которого комплексом NaBHr-CoCb приводит к 3-0-пропиламинопроизводному соединению 180 [52]. Один из эффективных подходов к получению би-функциональных производных бетулиновой кислоты - это комбинирование двух фармакофоров в одной молекуле из двух классов анти-ВИЧ агентов бетулиновой кислоты, каждый со своим собственным уникальным способом действия.
Синтез а-енаминокетонов на основе 19р,28-эпокси-олеан-3-она
Как следует, из литературного обзора, нативные пентациклические тритерпеноиды представляют собой уникальную основу для проведения комбинаторного синтеза.и формирования библиотек биологически активных соединений. Многочисленные азотсодержащие, производные бетулиновой и бетулоновой кислот обладают ВИЧ-1 ингибирующим, антимеланомным, иммуностимулирующим и противовоспалительным действием [1, 2, 3, 4, 5] В связи с этим представлялось интересным? осуществить синтез новых олеанановых и лупановых, азотсодержащих- производных, представляющих интерес, в качестве перспективных фармакологических агентов, на. основе превращений аллобетулона 2"и метилового эфира бетулоновой кислоты 3: Действием уксусного- ангидрида или; изопропенилацетата на аллобетулон 2 (схема 5) в присутствии каталитических количеств концентрированной серной кислоты получен 3-ацетокси-193,28-эпоксиолеан-2(3)-ен7[63]. В ЯМР !Н спектре енолацетата. 7 появляется , синглет протонов метильнош группы ацетильного-заместителям у. атомам углерода, С-3 при 2.08f м.д. и дублет,, соответствующий винильному протону у-атома-углерода.С-2 при: 5.09s м.д. В ИК спектре— исчезаете полоса - поглощения, валентных колебаний кетонногоікарбонила.В области 1680 см"1 и появляется? полоса поглощенияг при 1740?- см;1, соответствующая : валентным: колебаниям сложноэфирной группы:.,. Использование.: в качестве катализатораг реакции :. хлорной кислоты неожиданно приводит к раскрытию фуранового цикла, аллобетулона и образованию 3,19,28-триацетоксиолеан-2(3)-ёна. 8, о чем-свидетельствуют данные ЯМР Н спектра, в котором имеются сигналы протонов ацетильных групп (1,96; 1,98 и 2,07 м.д. соответственно) и отсутствуют сигналы, характерные для 19(3,28-эпоксидного цикла В результате окисления енолацетата 7 л -хлорнадбензойной кислотой в хлористом метилене при комнатной температуре. [64, 65] образуется 3-ацетокси-(2,3 ),(190,2 8)-диэпоксиолеанан в виде смеси диастереомеров 9а,б, что подтверждается наличием в ЯМР Н спектре удвоенных сигналов: протона при атоме С-2 в области 4.49 м.д. (96) и 5.56 м.д. (9а), протонов ацетильной группы при 2.03 м.д. (96) и 2.09 м.д. (9а).
По интегральным интенсивностям указанных сигналов установлено, что синтезированные изомеры 9а и 96 находятся в соотношении 3:2. Нагревание смеси эпоксидов1 9а,б в алифатических аминах приводит к образованию азотсодержащих производных 11а-д, включающих фрагмент енамина в кольце А. Следует отметить, что при введении в данную реакцию органических растворителей, независимо от используемых амина и растворителя, реакция протекает с образованием единственного продукта перегруппировки — ацетоксикетона 10. В ИК спектре последнего присутствуют полосы валентных колебаний карбонильной (1700 см"1) и сложноэфирной (1740 см"1) групп. Строение молекулы ацетоксикетона 10 предложено на основании данных ЯМР С и Н (табл. 16 в экспериментальной части), которые интерпретированы с использованием методик двумерной ЯМР Н- Н (COSY) и 13С- Н (TOCSY, ROESY, HSQC, НМВС) спектроскопии. Так, по спектрам ЯМР Н и ЯМР ]H- H (COSY) идентифицированы протоны при атомах С-28 (3.78 и 3.46 м.д.) и С-19 (3.54 м.д.). Спектр ЯМР - Н (COSY) (рис. 5) позволил идентифицировать сигналы протонов при атоме С-1 в кольце А с химическими сдвигами 2.20 м.д. и 1.67 м.д. по их корреляции с протоном при атоме G-2, который-регистрируется в виде слабопольного дублета дублетов с химическим сдвигом 5.65 М.Д. (Jaa = 11.5 Гц, Jae= 8.3 Гц). Характер расщепления сигнала протона Н-2, геминального по отношению к ацетоксизаместителю, свидетельствует об экваториальной ориентации ацетоксигруппы, поскольку наблюдаемые величины КССВ типичны для аксиального протона циклогексильного кольца, имеющего конформацию ванны или слегка искаженной ванны. В двумерном спектре ЯМР Н- Н (COSY) ацетоксикетона 10 (рис. 6) помимо кросс-пиков, обусловленных спин-спиновым взаимодействием протонов через две или три а-связи, наблюдаются также кросс-пики, проявляющиеся за счет дальнего спин-спинового взаимодействия: Н(19)/Н(21), Н(19)/Н(22), Н(28)/Н(22). Согласно данным РСА, полученное соединение представляет собой 20-ацетокси-19(3,28-эпоксиолеан-3-он 10 (рис. 8), циклогексановые кольца которого, за исключением циклогексанонового фрагмента, имеют кресловидную конформацию. Циклогексаноновый фрагмент принимает форму искаженной ванны, или «теист-формы». Ранее на примере" конформационного анализа 4,4,10-триметилзамещенных транс-декалонов было показано, что введение заместителей в циклогексаноновое кольцо приводит, к аналогичному понижению разницы энергии между кресловидной и «теист-формой» циклогексанонового фрагмента по сравнению с незамещенной молекулой [66, 67]. По данным РСА, ацетильный" заместитель при С-2 в кетоне 10 находится в экваториальном положении, при этом 0(2)-С(2)-С(3)-0(3) торсионный угол равен -9.9(4). Длины связей в молекуле 10 близки к стандартным величинам [68, 69, 70, 71]. Рис. 8. Структура,соединения Ю. согласно данным РСА. В литературе - описаны" примеры" кинетического, разделения рацемических эпоксидов еноловыхэфиров моноциклических соединений с образованием энантиомерно обогащенных а-ацилоксикетонов в присутствии хиральных кислот Льюиса [72]".
В нашем случае перегруппировка олеанановых производных. ,.9а б в соответствующий, ацетоксикетон 10 проходит в условиях-. повышенных, температур.-- Данный процесс характеризуется высокой степенью стереоселективности. Из-за; стерических затруднений, создаваемых геминальными метильными группами при С-4, в качестве конечного продукта регистрируется направленное образование 20- ацетоксикетона 10. Наблюдаемый высокий (76%) химический выход соединения 10 свидетельствует об участии: в процессе перегруппировки обоих диастереомерных эпоксидов 9а,б; Поскольку РСА соединений 9а,бї не проводилось,- сделаны! расчеты пространственной структуры эпоксидов; 9а б полуэмпирическим методом ССП M0S ЛКАО в приближении MND0; РМЗ,. которое дает хорошую сходимость геометрических характеристик с имеющимися» данными РСА соединенияї 10. Расчеты были выполнены д.х.н., профї, зав; кафедрой. органической химии Пермского государственного университета Шуровым С.Н. На основании полученных расчетов образование 2р-ацетоксикетона 10 можно объяснить, допустив первоначальный разрыв связи- 0-С(2) вя эпоксидном-фрагменте соединений 9а,б (схема5 6): При моделировании? этого процесса проводили: принудительное увеличение длины, связи; 0-С(2). Оказалось, что с увеличением межатомного расстояния 0 (2) происходит увеличение длины связи О-С(3)-0 и Є=0 в ацетильном фрагменте. Расстояние между карбонильным кислородом и атомом С(2) уменьшается. При значении межатомного расстояния 0-С(2) порядка 2.2 А происходит разрыв связи О-С(З) и образование ; связис. между карбонильным, атомом;: кислорода ацетильной группы с атомом С(2) с последующим переносом ацетильной: группьк от атома: С(3)г к, атому С(2). .Нам:удалось5 локализовать переходное состояние процесса превращения-зпоксидаіі9бївісоединение:10іс Р-ориентированным. ацетильным: заместителем. Изомерный:.зпоксид,9аї в результате: аналогичного5 процесса:может превращаться в соединение? 10-с От ориентированным: ацетильным; заместителем,, которое переходит,:, с нашей-; точки зрения, в соединение ЮР?черезг енольную форму. Формально; по данным расчетов,. продукт;. :с Р-ориентированной - ацетильной; группой является более стабильнымшо сравнению с.альтернативным.агпроизводным.
Синтез димеров с Р-енаминокарбонильными фрагментами на основе лупанового и олеананового 2-гидроксиметилен-производных
В последние годы;одним;из-актуальных направленишбкоорганической! химиий стал синтез соединений; содержащих, несколько карбоциклических каркасов, принадлежащих: к различным: классам изопреноидовш стероидов . Интерес к-; такими соединениям, в первую; очередь связан с тем, что незначительные изменения в: молекуле могут в значительной степени изменить биологические: свойства;: Надо л отметить, что? тритерпеноиды. с двумя; карбоциклическими: каркасами; редко встречаются: в природе;. Примером!подобных синтетических-структур-могут служить;.биологически:. активные хиноны содержащихгдвамодифицированныхсрлеанановых-каркаса Г [78] иінедавноїсинтезированньіе:бисбетулиновьіЄ!производнБіе::[25]. Намифассмотренаї возможность. направленного? синтеза? симметричных азотсодержащих; производных! на-; основе лупанового и олеананового; 2-гидроксиметиленпроизводных:155И :16.. Следует отметить, что попытка получить симметричные продукты конденсации 2-гидроксиметилен-19р,28-эпоксиолеан-3-она 15 с диаминами с использованием приведенного ранее метода (разделы 2.2.2.1. и 2.2.2.2.) не дала ожидаемых результатов. В данных условиях реакция приводит к образованию многокомпонентной трудноразделимой- смеси, содержащей! лишь следовые количества моно- и димерных продуктов-конденсаций. В качестве подхода к синтезу димерных азотсодержащих производных на основе аллобетулона нами рассмотрена возможность использования для этой цели темплатного метода. В реакцию конденсации с енолкетоном 15 (Схема 15) вводили хелатный комплекс о-фенилендиамина с Ni(N03)2 6H20 [79]. После обработки реакционной смеси образование продукта реакции зафиксировано лишь в условиях использования хелатного комплекса на основе о-фенилендиамина. Структура полученного продукта-установленахпомощью ИК, ЯМР Н и 13С спектров,., согласно которым; соединение 20 представляет собой,, описанный ранее хиноксалино[2,3-Ь]-19Р,28-эпоксиолеанан, образующийся при взаимодействии о-фенилендиамина с 19р,28-эпоксиолеан-2-он 13 [40], а также с диосфенолом аллобетулона 19 [41].
В работе [41] показано, что реакция конденсации о-фенилендиамина с олеанановым диосфенолом, содержащим енольный фрагмент в кольце А, наиболее эффективно протекает в условиях кислотного катализа. В нашем случае, взаимодействие 2-гидроксиметилен-19Р,28-эпоксиолеан-3-она 15 (Схема 16) с о-фенилендиамином в смеси EtOH-СбНб в присутствии каталитических количеств ледяной АсОН приводит к образованию только 2-(2-аминофенил)аминометилен-19р,28-эпоксиолеан-3-она 21а (соотношение реагентов 1:1). Образование единственного продукта моноконденсации 21а наблюдается также при соотношении реагентов 2:1. В дальнейшем с целью направленного синтеза симметричных азотсодержащих олеанановых димеров взаимодействие енолкетона 15 с диаминами проводили при соотношении реагентов 2:1. Установлено, что практически все исследуемые диамины вступают в реакцию двойной конденсации с енолкетоном 15 с образованием соответствующих димерных продуктов 22а-з (схема 16). Схема 16 Влияние пространственных факторов, препятствующих формированию димера в реакции конденсации, проявляется в образовании как моно-(21б,в), так и диконденсированных продуктов (22б,в) в случае с м- и п-фенилендиаминами. Соединения 21а,б,в 22в-з представляют собой мелкокристаллические вещества-жёлтого цвета, 22а,б,- белого цвета. Все соединения плавятся с разложением, 21а-в хорошо растворимыегв органических растворителях, 22а-з достаточно хорошо-растворяются в хлороформе, этилацетате, а в этаноле только при длительном.кипячении. Спектральные характеристики приведены в таблице 6j 7. Структура полученных соединений не вызывает сомнений- и подтверждается спектральными данными. Так, в спектрах ЯМР !Н димерных (3-енаминокетонов 22а-з регистрируются характерные сигналы винильного, аминового и метиленовых протонов при углеродном атоме С-1. ЯМР !Н спектры, димеров отличаются от таковых продуктов, моноконденсации отсутствием сигнала свободной.аминогруппы и относительно.вдвое большей интенсивностью сигналов, обусловленных протонами тритерпенового остатка и енаминового фрагмента. Надо отметить, что аминогруппа и кетонный карбонил в положении С-3 соединений 21а-в, 22а-з вовлечены во внутримолекулярную водородную связь, что проявляется в сдвиге аминного протона в.слабопольную область (9.97-12.20 м:д.). При использовании несимметричного 1,2-диаминопропана в спектре ЯМР !Н образующегося димераї 22бГ.наблюдается? расщепление некоторых протонных сигналов,.что свидетельствует о существовании.соединенияі22б.в виде смеси;-двух изомеров . Это однозначно: подтверждается» характером регистрации винильных, протонов при-атоме-углерода С-31: для; соединениям 22а;. наблюдается - дублет с интегральной- интенсивностью, соответствующей и двум протонам (рис. 15), а для соединения.226-" четыре" дублета-, каждый, с интегральной- интенсивностью, отвечающей 0,5 протона (рис. 16), что свидетельствует также о соотношении изомерных продуктов —1:1.
Соединения 24, 25в-з представляют собой мелкокристаллические вещества жёлтого цвета, 25а,б - белого цвета. Все соединения плавятся с разложением, 24 хорошо растворимое в органических растворителях, 25а-з достаточно хорошо растворяются в хлороформе, этилацетате, а в этаноле только при длительном кипячении. Спектральные характеристики, приведены в табл. 8, 9. Структура полученных соединений подтверждена» данными ИК, ЯМР Н и 13С спектроскопии. В спектрах ЯМР !Н соединения 24 наряду с дублетом аминного протона енаминового фрагмента (12.04 м.д.) имеется также уширенный синглет протонов свободной аминогруппы в области 3.63 м.д.. В спектрах ЯМР !H димерных продуктов 25а-з интенсивность сигналов-протонов тритерпенового остатка и енаминового фрагмента вдвое больше, чем таковые в продукте моноконденсации 24. Слабопольный сигнал протона аминогруппы соединений 24, 25а-з свидетельствует об образовании внутримолекулярной» водородной связи- между аминным протоном и кислородом кетонного карбонила при С-3. По данным ЯМР н соединение 256 как и его олеанановый аналог существует в виде смеси изомеров в соотношении 1:1. В спектрах ЯМР С присутствуют сигналы атомов углерода G-2, С-2 и С-32, С-32 в области 150.50-150.56 и 140.76-154.25м.д., соответственно. 2.3. Исследование биологической активности Биологическая -активность. полученных соединений, исследовалась в Институте- технической,- химии. УрО РАН в. лаборатории- биологически активныхч. соединений- с.н.с.,..к.б.н. Л:В: Аникиной." и н.с.,-:к.бш. Ю. Б. Вихаревым.. . 2.3;К Изулениешротивовоспалительнойактивности Проведена оценка противовоспалительной активностигнекоторых 30- сульфанил- и 30-сульфинилпроизводных бетулина. .. В . результате проведенных исследований, соединения 5е и 6е...проявили ,выраженную противовоспалительную, активность. В сравнительном эксперименте активность сульфида Зе почти в два раза превышает активность соответствующего сульфоксида 4е и по значению близка к противовоспалительной активности, проявляемой диклофенаком натрия (табл. 11). Результаты исследования токсичности показали, что ЛД50 соединений 1, 5е и бе составляет более 3000 мг/кг.
