Гликозилирование элеутезидного ядра 2-O-ацетил-3,4-O-изопропилиден-D-арабинопиранозой

Полная исследовательская публикация ______________ Першин А.А., Шарипов Б.Т. и Валеев Ф.А.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2 ________________ http://butlerov.com/ ________________ ©--Butlerov Communications. 2016. Vol.45. No.3. P.1-5.

Тематический раздел: Препаративные исследования. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Органическая химия. Идентификатор ссылки на объект - ROI: jbc-01/16-45-3-1

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2016. Т.45. №3. __________ 1

Уфимский институт химии Российской академии наук

Гликозилирование элеутезидного ядра 2-O-ацетил-3,4-O-изопропилиден-D-арабинопиранозой

Першин Алексей Александрович

Богатым источником терпеноидов, обладающих широким и специфическим биологи-ческим действием, а также уникальным строением, являются морские организмы. Среди выделенных из мягких кораллов Eleutherobia SP. метаболитов эуницелланового типа обна-ружен дитерпеноид элеутеробин [1], ставший родоначальником целого класса элеутезидов.

Биотестирование in vitro элеутеробина показало сходную по механизму действия с таксолом цитотоксическую активность по отношению к опухолевым тканям груди, почек, яичников и легких [2]. В исследованиях элеутеробин проявил себя как мощный ингибитор раковых клеток с IC50 10-15 nM. Более важно, когда при исследовании механизма у элеуте-робина была обнаружена конкурирующая с таксолом способность стабилизировать полиме-ризацию микротубулы. Селективное действие элеутеробина на раковые опухоли определено на 60 типах раковых клеток и показало стократное превышение токсических свойств над средней цитотоксичностью [2].

Результаты и их обсуждение

В ряду элеутезидов ярким представителем является элеутеробин, проявляющий наи-большую цитотоксическую активность. В отличие от других элеутезидов элеутеробин содержит в своем строении гликозидный остаток 2-O-ацетил-D-арабинопиранозы [3, 4]. В данной работе показан 4-х стадийный синтез функционализированного производного D-арабинозы 5б (схема 1).

Для этого коммерчески доступную D-арабинозу (1) по известной методике региоспеци-фично защитили в виде ацетонида 2а,б [5, 6]. Свободные гидроксильные группы перевели в ацетаты 3a,б с использованием Ас2О в пиридине [7, 8]. Учитывая то, что соединение 3а,б, как возможный гликозид-донор, является малоактивным на стадии сочетания с элеутезидным ядром, ацетальный центр у ацетатов 3а,б селективно гидролизовали действием морфолина в СН2Сl2 до полуацеталей 4а,б [9]. Последующей обработкой полуацеталей 4а,б трихлорацето-нитрилом в присутствии DBU в CH2Cl2 [10] получили в-трихлоримидаты 5а и 5б, которые хорошо разделимы хроматографически.

В синтезе элеутеробина нами в качестве спиртового компонента использовано ранее полученное соединение 6 [11], содержащее элеутезидное ядро с 14-метилциклогекс-12-ено-вый циклом А. Так, гликозилирование спирта 6 трихлоримидатом 5б в присутствии катали-тических количеств TMSOTf протекало с осмолением реакционной массы, а при исполь-зовании более мягкого катализатора TВSOTf [12] в среде толуол-THF привело к ортоэфиру 7 [13] (схема 2).

Схема 1

Схема 2

Реагенты и условия: а) TВSOTf, толуол, THF, -30 оС. TВSOTf = трет-бутилдиметилсилил трифторметансульфонат.

Структура соединения 7 установлена на основании спектров ЯМР 1Н и 13С. В спектре ЯМР 13С на образование ортоэфирной связи при С4 указывает пик в 120.39 м.д., который подавляется в экспериментах DEPT135 и наличие метильной группы при С4 с химических сдвигом в 20.24 м.д. В спектрах HMBC присутствуют кросс-пики H15/С4, H6/С4 и протонами метильной группы при С4 с ортоформильным атомом углерода.

Схема 3

Образование отроэфира, предположительно [14], происходит по схеме 3 через стадии первоначального отщепления 1-О-трихлоримидатной группы с формированием оксикарбо-ниевого иона, который в свою очередь трансформируется в ацилоксониевый ион при участии ацильной группы при С2. Последующее направление атаки нуклеофила пространственно контролируется диоксолановым циклом и вместо аномерных смесей О-гликозидов, в нашем случае происходит образование ортоэфира 7.

Таким образом, наличие диоксоланового фрагмента направляет реакцию гликозилиро-вания элеутезидного ядра по пути образования ортоэфира, приводя к образованию аналога, перспективного для изучения взаимосвязи структура-активность.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1Н и 13С записывали на спектрометре Bruker AM-300 с рабочими частотами 300 (1Н) и 75.47 МГц (13С) соответственно и спектрометре Bruker Avance III, 500 МГц. Для аналитической ТСХ применяли пластины Sorbfil марки ПТСХ-АФ-А, изготовитель ЗАО «Сорбполимер» (г. Красс-нодар). Температура плавления измерена на приборе БОЭТИУС РНМК 05. Элементный анализ проводили на СНNS(O)-анализаторе Евро-2000. ИК спектры сняты на приборах UR-20 и Specord M-80 (в пленке или в вазелиновом масле). Масс-спектры зарегистрированы на хромато-масс-спектрометре фирмы Hewlett Packard, хроматограф HP 6890 с масс-селективным детектором HP 5973. Углы оптического вращения измерены на поляриметре Perkin Elmer-341.

3,4-О-изопропилиден-D-арабинопираноза (2а,б). Получена согласно методике [5]. Получен-ный ацетонид 2а,б без очистки использован для дальнейшего ацетилирования.

1,2-Ди-О-ацетил-3,4-О-изопропилиден-D-арабинопираноза (3а,б). Ацетонид 2а,б полученный из 1.00 г (6.67 ммоль) арабинозы 1 растворили в 20 мл пиридина и добавили по каплям 2.5 мл (26.67 ммоль) Ас2О. Смесь перемешивали 1 ч при комнатной температуре. Растворитель упарили, остаток хроматографировали на SiO2. Выход 1.64 г (90%) диацетатов 3а,б.

Соотношение аномеров 3а,б (б/в) = 1:1 (по данным ЯМР 1Н). Бесцветные кристаллы, Т.пл. 75-78 оС. Rf 0.45 (гексан - EtOAc, 2:1). ИК спектр, см-1: 2988, 1755, 1373, 1218, 1065, 848, 512. б-Аномер 3: Спектр ЯМР 1Н, д, м.д.: 1.36 с (3Н, СН3), 1.55 с (3Н, СН3), 2.08 с (3Н, СН3), 2.09 с (3Н, СН3), 3.92-4.38 м (4Н, H3, H4, H5), 5.16 т (1H, H2, J 6.8 Гц), 5.63 д (1H, H1, J 6.8 Гц). Спектр ЯМР13С, д, м.д.: 20.60 (CH3), 20.67 (CH3), 25.77 (CH3), 27.33 (CH3), 63.10 (C5), 70.02, 70.59, 72.59 (C2, C3, C4), 89.37 (C1), 109.62 (CMe2), 168.96 (CO), 169.29 (CO). в-Аномер 3: Спектр ЯМР 1Н, д, м.д.: 1.35 с (3Н, СН3), 1.54 с (3Н, СН3), 2.07 с (3Н, СН3), 2.11 с (3Н, СН3), 3.92-4.38 м (4Н, H3, H4, H5), 5.07 д.д (1H, H2, J 7.1, 3.4 Гц), 6.19 д (1H, H1, J 3.4 Гц). Спектр ЯМР13С, д, м.д.: 20.67 (CH3), 20.77 (CH3), 25.98 (CH3), 27.60 (CH3), 60.73 (C5), 71.81, 72.30, 75.59 (C2, C3, C4), 91.70 (C1), 110.57 (CMe2), 169.41 (CO), 169.87 (CO). С12Н18О7. Мвыч 274.1053.

2-О-Ацетил-3,4-О-изопропилиден-D-арабинопираноза (4а,б). К раствору 0.250 г (0.91 ммоль) диацетата 3а,б в 5 мл СH2Cl2 добавили по каплям 0.31 мл (3.65 ммоль) морфолина. Смесь переме-шивали 72 ч при комнатной температуре. Добавили 5 мл воды, продукты реакции экстрагировали СH2Cl2, экстракт сушили над MgSO4, упарили, остаток хроматографировали на SiO2. Выход 0.160 г (76%) ацетата 4а,б.

Соотношение аномеров 4а,б (б/в) = 1:2 (по данным ЯМР 1Н). Бесцветные кристаллы. Т.пл. 58-60оС. Rf 0.25 (гексан - EtOAc, 2:1). ИК спектр, см-1: 3292, 2986, 1735, 1648, 1534, 1374, 1243, 1056, 699.

б-Аномер 4: Спектр ЯМР 1Н, д, м.д.: 1.36 с (3Н, СН3), 1.55 с (3Н, СН3), 2.14 с (3Н, СН3), 3.78-4.32 м (4Н, H3, H4, H5), 4.52 д (1H, H1, J 6.9 Гц), 4.87 т (1H, H2, J 6.9 Гц). Спектр ЯМР 13С, д, м.д.: 20.89 (CH3), 25.95 (CH3), 27.60 (CH3), 62.74 (C5), 72.84, 74.54, 75.74 (C2, C3, C4), 94.64 (C1), 110.34 (CMe2), 171.27 (CO).

в-Аномер 4: Спектр ЯМР 1Н, д, м.д.: 1.36 с (3Н, СН3), 1.53 с (3Н, СН3), 2.14 с (3Н, СН3), 3.78-4.32 м (4Н, H3, H4, H5), 4.93 д.д (1H, H2, J 7.7, 3.3 Гц), 5.30 д (1H, H1, J 3.3 Гц). Спектр ЯМР 13С, д, м.д.: 20.89 (CH3), 26.10 (CH3), 27.72 (CH3), 58.48 (C5), 72.15, 72.62, 73.08 (C2, C3, C4), 90.08 (C1), 109.35 (CMe2), 170.71 (CO). Масс-спектр: m/z 215.00 [M-OH]+. С10Н16О6. Мвыч 232.0947.

2-О-Ацетил-3,4-О-изопропилиден-D-арабинопиранозил трихлорацетимидат (5a,б). К охлаж-денному до 0 оС раствору 0.120 г (0.52 ммоль) смеси ацетатов 4а,б в 5 мл СH2Cl2 добавили 0.16 мл (1.55 ммоль) трихлорацетонитрила и 0.008 мл (0.05 ммоль) DBU. Реакционную массу перемешивали при комнатной температуре, по окончанию реакции (контроль по ТСХ) растворитель упарили, остаток хроматографировали на SiO2, с добавлением 1% Et3N в элюент. Выход 0.015 г (10%) 5а и 0.126 г (83%) 5b.

в-Аномер 5b: Маслообразное вещество, Rf 0.55 (гексан - EtOAc, 2:1). ИК спектр, см-1: 3339, 2987, 1756, 1674, 1376, 1287, 1223, 1062, 838, 646. Спектр ЯМР 1Н, д, (С6D6), м.д.: 1.16 с (3Н, СН3), 1.46 с (3Н, СН3), 1.57 с (3Н, СН3), 3.71 д.д (1H, H4, J 5.5, 2.8 Гц), 3.86 д.д (1H, H5, J 13.5, 2.8 Гц), 3.93 д (1H, H5, J 13.5 Гц), 4.39 д.д (1H, H3, J 7.9, 5.7 Гц), 5.46 д.д (1H, H2, J 7.9, 3.3 Гц), 6.77 д (1H, H1, J 3.3 Гц), 8.44 (1H, NH). Спектр ЯМР 13С, д, (С6D6), м.д.: 19.83 (CH3), 25.97 (CH3), 27.65 (CH3), 61.02 (C5), 70.80 (C2), 72.58, 72.77 (C3, C4), 91.34 (CCl3), 94.29 (C1), 109.39 (CMe2), 160.47 (C=NH), 169.35 (CO). Масс-спектр: m/z 374.00 [M-H]-. С12Н16Cl3NО6. Мвыч 375.0043.

б-Аномер 5а: Маслообразное вещество, Rf 0.4 (гексан - EtOAc, 2:1). Спектр ЯМР 1Н, д, (СDСl3), м.д.: 1.28 с (3Н, СН3), 1.57 с (3Н, СН3), 2.10 с (3Н, СН3), 3.99 д.д (1H, H5, J 12.5, 5.3 Гц), 4.10 д.д (1H, H5, J 12.5, 6.3 Гц), 4.24 т (1H, H3, J 6.3), 4.41 м (1H, H4), 5.37 д.д (1H, H2, J 6.3, 5.9 Гц), 5.88 д (1H, H1, J 5.9 Гц), 8.64 (1H, NH). С12Н16Cl3NО6. Мвыч 375.0043.

(1S,2S,4R,8R,9S,10Z,12R)-1,8-Диметил-12-метокси-11-({[(1R,2R,6S,9R)-4,11,11-триметил-3,5,7,10,12-пентаоксатрицикло[7.3.0.02,6]додекан-4-ил]окси}метил)-15-оксатрицикло-[10.2.1.04,9]-пентадека-6,10,13-триен-2-ил (2E)-3-(1-метил-1H-имидазол-4-ил)проп-2-еноат (7). К охлажденному до -60 оС раствору 0.025 г (0.06 ммоль) спирта 6 и 0.089 г (0.23 ммоль) трихлоримидата 5б в 6 мл системы THF-толуол (2:1) добавили раствор 0.004 мл (0.02 ммоль) TBSOTf в 0.2 мл толуола. Реакционную массу отогрели до -30 оС. После исчезновения исходного (контоль по ТСХ) добавили 0.1 мл Et3N и перемешивали 2 минуты. Раствор обработали насыщенным раствором NaHCO3, продукты реакции экстрагировали СHCl3, экстракт сушили MgSO4, упарили, остаток хроматографировали на SiO2. Выход 0.022 г (58%) ортоэфира 7.

Маслообразное вещество, []D20-42.9є (c 0.5, CH2Cl2), Rf 0.4 (EtOAc). ИК спектр, v, см-1: 2954, 1706, 1640, 1383, 1271, 1156, 1041, 979. Спектр ЯМР 1Н, д, (СD3)2СО, м.д.: 0.95 д (3Н, СН3, J 7.5 Гц), 1.16 д.д (1H, H3, J 15.0, 2.7 Гц), 1.31 с (3Н, СН3), 1.38 с (3Н, СН3), 1.43 с (3Н, СН3), 1.43 м (1H, H5), 1.51 д.д.д (1H, H3, J 15.0, 11.9, 7.8 Гц), 1.62 с (3Н, СН3), 1.82 м (1Н, H5), 2.16 м (1Н, Н4), 2.47 м (1Н, Н8), 3.19 с (3Н, ОСН3), 3.55 д (1H, H8?, J 13.0 Гц), 3.69 д (1H, H8?, J 13.0 Гц), 3.76 с (3Н, NСН3), 3.91 м (1H, H9), 3.94 д (1H, СH2О, J 11.6 Гц), 4.11 д (1H, СH2О, J 11.6 Гц), 4.24 д (1H, H9?, J 7.9 Гц), 4.39 д.д (1H, H2?, J 5.3, 2.0 Гц), 4.58 д.д (1H, H1?, J 7.9, 2.0 Гц), 4.91 д (1Н, Н2, J 7.8 Гц), 5.41 д (1H, H7, J 9.9 Гц), 5.49 д (1H, H10, J 9.6 Гц), 5.55 д (1H, H6?, J 5.3 Гц), 5.62 м (1H, H6), 6.18 д (1H, H13, J 5.9 Гц), 6.23 д (1H, H14, J 5.9 Гц), 6.47 д (1H, H2??, J 15.6 Гц), 7.43 с (1Н, Н5ar), 7.56 д (1H, H3??, J 15.6 Гц), 7.59 с (1Н, Н2ar). Спектр ЯМР 13С, д, (СD3)2СО, м.д.: 18.49 (CH3), 20.24 (CH3), 23.59 (CH3), 23.77 (CH3), 29.23 (C5), 32.73 (NCH3), 34.17 (C8), 36.57 (C3), 37.67 (C9), 39.34 (C4), 49.79 (ОCH3), 60.16 (C8?), 65.46 (СН2О), 69.52 (C1?), 70.38 (C2?), 70.39 (C9?), 78.21 (C2), 90.21 (C1), 96.58 (C6?), 108.45 (C11?), 114.33 (С2??), 116.03 (C12), 120.39 (C4?), 123.86 (C5ar), 126.03 (C6), 129.81 (C10), 130.87 (C7), 131.40 (C13), 133.59 (C14), 136.97 (C11), 137.32 (С3?), 137.88 (C4ar), 139.74 (C2ar), 166.06 (CO). Масс-спектр: m/z: 655.40 [M+H]+. С35Н46N2О10. Mвыч 654.3152.

трихлорацетимидат изопропилиден гликозилирование катализируемый

Выводы

На основе коммерчески доступной D-арабинозы разработан 4-х стадийный синтез 2-О-ацетил-3,4-О-изопропилиден-D-арабинопиранозил трихлорацетимидата - защищенный глико-зидный остаток элеутеробина. Осуществлен синтез нового аналога элеутеробина, с модифи-цированным циклом А и арабинозному фрагменту.

Благодарности

Анализы выполнены на оборудовании ЦКП «Химия» УфИХ РАН. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант “14-03-97007-р_поволжье_а”) и стипендии Президента РФ молодым ученым (СП-1934.2015.4).

Литература

[1] T. Lindel, P.R. Jensen, W. Fenical, B.H. Long, A.M. Casazza, J. Carboni, C.R. Fairchild. Eleutherobin, a New Cytotoxin that Mimics Paclitaxel (Taxol) by Stabilizing Microtubules. J. Am. Chem. Soc. 1997. Vol.119. P.8744-8745.

[2] B.H. Long, J.M. Carboni, A.J. Wasserman, L.A. Cornell, A.M. Casazza, P.R. Jensen, T. Lindel, W. Fenical, C.R. Fairchild. Eleuterobin, a Novel Cytotoxic Agent That Induces Tubulin Polymerization, is Similar to Paclitaxel (Taxol). Cancer Res. 1998. Vol.58. P.1111-1115.

[3] T. Lindel, P.R. Jensen, W. Fenical, B.H. Long, A.M. Casazza, J. Carboni, C.R. Fairchild. Eleutherobin, a New Cytotoxin that Mimics Paclitaxel (Taxol) by Stabilizing Microtubules J. Am. Chem. Soc. 1997. Vol.119. P.8744-8745.

[4] T. Lindel. From d-Arabinose to the Marine Natural Product Eleutherobin. Angew. Chem. Int. Ed. 1998. Vol.37. P.774-776.

[5] M. Kiso, A. Hasegawa. Acetonation of some pentoses with 2,2-dimethoxypropane-N,N,-dimethylformamide p-toluenesulfonic acid. Carbohydrate Research 1976. Vol.52. P.95-101.

[6] Y-J. Jian, Y. Wu. The enantioselective total synthesis of nemotin. Org. Biomol. Chem. 2010. Vol.8. P.811-821.

[7] J. Gelas, D. Horton. Acetonation of D-ribose and D-arabinose with alkyl isopropenyl ethers. Carbohydrate Research 1975. Vol.45. P.181-195.

[8] Краснослободцева О.Ю., Шарипов Б.Т., Салихов Ш.М., Сафаров М.Г., Спирихин Л.В., Валеев Ф.А. Аддукты левоглюкозенона с диенами. Раскрытие 1,6-ангидромостика. Бутлеровские сообщения. 2006. Т.8. №1. С.27-32.

[9] C. Ionescu, V. Barragan-Montero, J-L. Montero. Synthesis of a mannosyl-derived glycolipid. Revista de Chimie (Bucharest). 2012. Vol.63. No.4. P.412-415.

[10] M. Numata, M. Sugimoto, K. Koike, T. Ogawa. Total synthesis of sialosylcerebroside,GM4. Carbohydr. Res. 1987. Vol.163. P.209-225.

[11] Першин А.А., Шарипов Б.Т., Салихов Ш.М., Валеев Ф.А. Элеутезиды и их аналоги Х. Формирование элеутезидного ядра с метилциклогекс-12-еновым циклом А. ЖОрХ. 2015. Т.51. С.1568-1575.

[12] B. Wegmann, R.R. Schmidt. The Application of the Trichloroacetimidate Method to the Synthesis of б-D-Gluco- and б-D-Galactopyranosides. J. Carbohydr. Chem. 1987. Vol.6. No.3. P.357-375.

[13] H.I. Duynstee, M.C. Koning, H. Ovaa, G.A. Marel, and J.H. Boom. Synthesis of Verbascoside: A Dihydroxyphenylethyl Glycoside with Diverse Bioactivity. Eur. J. Org. Chem. 1999. Vol.10. P.2623-2632.

[14] Кочетков Н.К., Бочков А.Ф., Дмитриев Б.А., Усов А.И., Чижов О.С., Шибаев В.Н. Химия углеводов. М.: Химия. 1967. 89c.

Аннотация

Осуществлен синтез трихлорацетимидата 2-О-ацетил-3,4-О-изопропилиден-D-арабинопиранозы и изучена возможность его использования для гликозилирования элеутезидного ядра катализируемой TВSOTf. Получен аналог элеутеробина, содержащий 14-метилциклогекс-12-еновый цикл А, и глико-зилированный 3,4-изопропилиденарабинозой посредством ортоэфирного линкера. Желательно расширить аннотацию и перевести.

Ключевые слова: элеутеробин, элеутезиды, D-арабиноза, гликозилирование.

The synthesis of 2-trichloroacetimidate of 2-O-acetyl-3,4-O-isopropylidene-D-arabinopyranose and studied the possibility of its use for glycosylation eleutheside core catalyzed by TBSOTf. We obtained eleutherobin analogue with 14-methylcyclohex-12-ene A ring and glycosylated 3,4-isopropylidenearabinopyranose by orthoether linker.

Key words: eleutherobin, eleuthesides, D-arabinose, glycosylation.

Размещено на Allbest.ru