Амінокислотні та пептидні похідні кумаринів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Амінокислотні та пептидні похідні кумаринів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Однією з найважливіших задач біоорганічної хімії є синтез та вивчення властивостей різноманітних низькомолекулярних біорегуляторів широкого спектру дії. Перспективним підходом для створення вказаних сполук є хімічна модифікація природних фізіологічно активних речовин, що може підвищити селективність й ефективність їх дії та стабільність до деструкції ферментами організму, покращити біодоступність цих сполук, а також значно знизити токсичність синтезованих похідних і спричинити появу інших корисних властивостей. В цьому відношенні значний інтерес викликає гетероциклічна система кумарину, похідні якої володіють цінними біологічними властивостями і широко використовуються у різних галузях діяльності людини. Важливо також те, що багато з них містять реакційно-здатні функціональні групи, які можуть бути легко модифіковані.

Відомо, що серед природних біорегуляторів особливе місце займають речовини пептидно-білкової природи. В зв'язку з цим надзвичайно значимим може бути синтез сполук, які є амінокислотними або пептидними похідними кумаринів. В структурі цих сполук є, по-перше, декілька фармакофорних груп та велика кількість реакційно-здатних угрупувань. По-друге, наявність залишків амінокислот або пептидів, тобто структурних елементів, для яких в організмі існують спеціальні механізми транспорту, може обумовити краще проникнення сполуки в клітину.

Отже, можна стверджувати, що синтез нових амінокислотних та пептидних похідних кумаринів, а також вивчення їх хімічних властивостей та біологічної активності, є без сумніву актуальною проблемою і має важливе наукове і практичне значення для біоорганічної хімії, оскільки для зазначених сполук відкриваються практично необмежені можливості подальшої модифікації та створення нових біоактивних речовин.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі органічної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка у рамках наукових тем кафедри (бюджетна тема №01БФ037-03, №ДР 0101U002175).

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є синтез амінокислотних та пептидних похідних кумарину, розробка нових та удосконалення відомих методів їх одержання, а також вивчення фізико-хімічних і біологічних властивостей цих сполук. В зв'язку з зазначеною метою були сформульовані наступні задачі:

- синтез 3,4,5,7,8 - заміщених кумаринів, придатних для подальшої функціоналізації;

– одержання низки сполук, в яких до гетероциклічного ядра кумарину введено амінокислотний або пептидний залишок;

– дослідження можливостей подальшої модифікації отриманих речовин;

– доведення будови і дослідження спектральних, фізико-хімічних та біологічних властивостей синтезованих похідних.

Об'єкт дослідження - 3,4,5,7,8 - заміщені кумарини та фурокумарини.

Предмет дослідження - синтез та властивості амінокислотних і пептидних похідних кумаринів.

Методи дослідження - органічний синтез, ІЧ-, УФ - та ЯМР ¹Н-спектроскопія, тонкошарова хроматографія, біохімічні методи, методи комп'ютерного аналізу і біологічний скринінг.

Наукова новизна одержаних результатів. Запропоновано декілька шляхів модифікації амінокислотами та пептидами різноманітних за будовою кумаринів і фурокумаринів, а саме: С-амінометилювання (реакція Манніха) та реакції ацилювання і амідування по активних гідроксильній і карбоксильній групах. Дані підходи дали можливість вперше синтезувати велику групу амінокислотних (196) і пептидних (43) похідних різних за будовою кумаринів та фурокумаринів.

Практичне значення одержаних результатів. Вдосконалено методи введення в кумаринове ядро амінокислот та пептидів, запропоновано методи подальшої модифікації отриманих сполук по активній карбоксильній групі, що відкриває доступ до великої кількості нових речовин, які є потенціальними біорегуляторами. За результатами первинного фармакологічного скринінгу та методів комп'ютерного прогнозування біологічної активності (програма PASS) cеред нових сполук знайдено речовини з цікавими фізіологічними властивостями.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок автора полягає в аналізі літературних джерел з синтезу амінокислотних і пептидних похідних кумаринів та їх біологічних властивостей, плануванні разом з керівником та здійсненні експериментальних досліджень, розробці запропонованих методів синтезу амінокислотних і пептидних похідних кумаринів, аналізі їх спектральних даних, систематизації та обговоренні разом з науковим керівником отриманих результатів. Біологічна активність деяких з синтезованих сполук вивчалась у лабораторії геріатричної фармакології Інституту геронтології АМН України та на кафедрі фізіології Національного фармацевтичного університету і обговорювалась з керівником і співробітниками цих закладів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень викладені та обговорені на наступних конференціях: Десята наукової конференція «Львівські хімічні читання-2005», Львів, 2005. II Международная конференция «Химия и биологическая активность кислород и серусодержащих гетероциклов», Москва, 2003. XXI Українська конференція з органічної хімії, Чернігів, 2007.

Публикації. За матеріалами проведеної роботи опубліковано 7 друкованих робіт, з них 4 статті у фахових наукових журналах і 3 тез доповідей на 3 конференціях.

Cтруктура та об'єм дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається

зі вступу, 3 розділів, висновків та списку використаних літературних джерел. Повний об'єм роботи складає 207 сторінок, дисертація містить 6 таблиць і 10 рисунків.

Основний зміст роботи

кумарин амінокислотний гетероциклічний хімічний

Розділ 1 є літературним оглядом. В цьому розділі наведена інформація, яка присвячена обговоренню існуючих методів синтезу амінокислотних та пептидних похідних кумаринів, підходів для створення флуорогенних субстратів протеолітичних ферментів та вивченню біологічних властивостей різноманітних кумаринів, в тому числі пептидних та амінокислотних похідних цього гетероциклу.

Розділ 2. Синтез та властивості амінокислотних і пептидних похідних кумарину.

2.1. Синтез вихідних кумаринів та фурокумаринів. Вихідними сполуками (2.1.1-2.1.20), необхідними для подальших синтетичних перетворень, слугували похідні кумарину, що містять реакційноздатні групи: гідроксильну або карбоксильну групу. Вони були синтезовані з високими виходами з похідних резорцину і відповідних складних ефірів в-кетокислот в умовах реакції Пехмана. Так, взаємодія резорцину, 2-метилрезорцину та орцину з етил-2-оксоциклопентанкарбоксилатом або етил-2-оксоциклогексанкарбоксилатом в присутності 72%-ної сірчаної кислоти дає з високим виходом 3,4 - циклопента - (2.1.13, 2.1.14, 2.1.17) та 3,4 - циклогексакумарини (2.1.15, 2.1.16, 2.1.18), а конденсація резорцину з діетил-2-ацетилсукцинатом або діетил-2-ацетилглутаратом в присутності сухого хлороводню в якості конденсуючого агенту привела до етил-3 - [7-гідрокси-4-метил-2-оксо-2Н-хроменіл] ацетату 2.1.19 та етил-3 - [7-гідрокси-4-метил-2-оксо-2Н-хроменіл] пропаноату 2.1.20. Кумарини 2.1.1-2.1.18 були одержані з використанням в якості конденсуючого агенту сірчаної кислоти.

Для одержання кумаринів з реакційно здатною карбоксильною групою використовували реакцію алкілування фенольного гідроксилу кумаринів 2.1.1-2.1.18 метиловими естерами хлороцтової або 2-бромпропіонової кислот у абсолютному ацетоні в присутності К₂СО₃. Омилення утворених естерів гідроксидом натрію у водному ізопропіловому спирті з наступним ацидолізом веде до відповідних кислот 2.1.21-2.1.53.

Анелювання фуранового циклу до отриманих кумаринів було проведено за методом МакЛеода (MacLeod J.K., et al., 1978). Реакцією гідроксикумаринів 2.1.19, 2.1.20 і 3-хлор-2-бутанону в умовах реакції Вільямсона були отримані похідні 2.1.54, 2.1.55, які при нагріванні з 1н. розчином гідроксиду натрію та подальшим ацидолізом реакційної суміші регіоселективно перетворюється у заміщені фуро [2,3 - f] хроменони (2.1.56, 2.1.57).

Схема 1

R1=H, CH₃; R2=H, CH₃, (CH₂)₅CH₃, CH₂C₆H₅; R3=CH₃, CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃; R4=H, CH₃; n=1,2.

Будову всіх одержаних сполук підтверджено спектральними даними. Так, в спектрах ЯМР-¹Н -бензопіронів 2.1.1-2.1.20 є сигнали, які характерні для кумаринової системи (6-8 м. ч.), ОН-групи (біля 10 м. ч.), і замісників алкільного типу кумаринового циклу (1-3 м. ч.). В спектрах кислот 2.1.21-2.1.53 порівняно зі спектрами вихідних кумаринів зникає сигнал фенольного гідроксилу і з'являються сигнали карбоксильної групи (широкий синглет в області 12-13 м. ч.), СН₂-групи для кислот 2.1.21, 2.1.23, 2.1.25, 2.1.27, 2.1.29, 2.1.31, 2.1.33, 2.1.35, 2.1.37, 2.1.39, 2.1.41, 2.1.42, 2.1.44, 2.1.46, 2.1.48, 2.1.50, 2.1.52, 2.1.53 (синглет в області 4,6-5 м. ч.), а для кислот 2.1.22, 2.1.24, 2.1.26, 2.1.28, 2.1.30, 2.1.32, 2.1.34, 2.1.36, 2.1.38, 2.1.40, 2.1.43, 2.1.45, 2.1.47, 2.1.49, 2.1.51-сигнали СН-групи (квартет біля 5 м.ч.) та СН₃-групи (дублет біля 1,5 м. ч.).

Ці сполуки (див. схему 1) були використані для кон'югації амінокислот і пептидів до кумаринової системи.

2.2. Синтез амінокислотних похідних кумарину за реакцією Манніха. Амінометилювання неофлавонів за Манніхом, яке полягає у конденсації субстрату, що містить принаймні один активний атом водню, з формальдегідом та вторинними амінами раніше було успішно здійснено Гараздом М.М. (автореферат дис., Київ, 2000).

В нашій роботі наведено синтез амінокислотних похідних 2.2.1-2.2.28 на основі 7-гідроксикумаринів 2.1.1, 2.1.3, 2.1.5, 2.1.7, 2.1.9, 2.1.11, 2.1.13 та 2.1.15 за реакцією Манніха, де в якості амінокомпоненти використано природні та синтетичні амінокислоти. Реакція С-амінометилювання 3,4 - заміщених-7-гідроксикумаринів була здійснена тривалим нагріванням суміші згаданих гідроксикумаринів, відповідної амінокислоти та еквівалентної кількості формаліну у водно-спиртовому розчині (схема 2).

Схема 2

R=бічні радикали аланіну, 2-амінобутанової кислоти, валіну, норваліну, лейцину, ізолейцину, норлейцину та фенілаланіну, R1=H, CH₃, (CH₂)₅CH₃, CH₂C₆H₅; R2=CH₃, CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃; n=1, 2

Експерименти показали, що в зазначену реакцію успішно вступають різні амінокислоти: аланін, в-аланін, 2-амінобутанова кислота, валін, норвалін, лейцин, ізолейцин, норлейцин та фенілаланін, і це призводить до утворення 7-гідрокси-8 - (N-аміноацил) метилкумаринів 2.2.1-2.2.28 з виходами 28-64%. Будову одержаних основ Манніха було підтверджено спектрами ПМР та даними кількісного елементного аналізу. У спектрах ЯМР ¹Н цих похідних, які були записані у трифтороцтовій кислоті, спостерігається спрощення спектру в області ароматичних протонів кумарину. Зокрема у сполук 2.2.1-2.2.28 відсутні сигнали в області 6,7-6,8 м.ч. протона Н-8 кумаринової системи. Ароматичні протони у положеннях 5 і 6 резонують у вигляді дублетів з КССВ 8,0 Гц при 7,2-7,9 та, відповідно, 6,6-7,3 м.ч., а двопротонні сигнали метиленової групи амінокислотних залишків спостерігаються в області 4,8-5,2 м.ч.

В ІЧ спектрах кумаринів 2.2.1-2.2.28 присутня дуже інтенсивна смуга коливань СО-групи при 1704 см^-1.

2.3. Синтез амінокислотних похідних кумарину з утворенням естерного зв'язку між амінокислотою та гідроксилом кумарину. В основу другого методу модифікації кумаринової системи і синтезу амінокислотних і пептидних похідних цього гетероциклу було покладено утворення естерного зв'язку між амінокислотою та фенольним гідроксилом кумарину (схема 3). Такого типу сполуки, наприклад, похідні умбеліферону, використовують в якості флуоресцентних субстратів гідролітичних ферментів (Гершкович А.А. и др., 1988; Rockwell et. al., 2000).

Одержані нами експериментальні дані свідчать про те, що найбільш зручним методом синтезу 7-О-аміноацилкумаринів є взаємодія 7-гідроксикумарину та симетричних ангідридів N-захищених амінокислот, оскільки вказана реакція проходить в м'яких умовах і її перебіг не супроводжується побічними процесами. Аміноацилювання похідних кумарину здійснювали в абсолютному ТГФ за допомогою симетричних ангідридів Вос-захищених амінокислот в присутності каталітичної кількості 4-диметиламінопіридину (DMAP) при 0?C. В результаті цієї реакції були одержані N_б-Boc-захищені 7-О-аміноацилкумарини 2.3.1-2.3.8 (вихід 64-82%), молекули яких містять залишки гліцину (сполука 2.3.1), L-аланіну (2.3.2), L-валіну (2.3.3), L-лейцину (2.3.4), L-ізолейцину (2.3.5), L-метіоніну (2.3.6), DL-фенілгліцину (2.3.7), L-фенілаланіну (2.3.8).

Схема 3

2.3.1, 2.3.9 R=H; 2.3.2, 2.3.10 R=CH₃; 2.3.3, 2.3.11 R=CH(CH₃)₂; 2.3.4, 2.3.12 R=CH₂CH(CH₃)₂; 2.3.5, 2.3.13 R=CH(CH₃) CH₂CH₃; 2.3.6, 2.3.14 R=CH₂CH₂SCH₃; 2.3.7, 2.3.15 R=Ph; 2.3.8, 2.3.16 R=CH₂Ph

У спектрах ЯМР ¹Н синтезованих сполук присутні сигнали кумаринового циклу, амінокислотного залишку та захисної групи. Наприклад, в області 1,4-1,5 м.ч. спостерігається інтенсивний сигнал дев'яти протонів Вос-групи, сигнали амідної групи знаходяться при 5,0-5,2 м.ч.

Деблокування 7-О-Вос-аміноацильних похідних кумарину 2.3.1-2.3.8 здійснювали дією 3М розчину сухого хлороводню в крижаній оцтовій кислоті при 0?C (вихід 65-89%). Будова одержаних солей 2.3.9-2.3.16 не суперечить даним спектроскопії ЯМР ¹Н та результатам кількісного елементного аналізу. У спектрах ЯМР ¹Н сполук, що вивчалися у DMSO-d, відсутні сигнали Вос-групи, а сигнали протонованих аміногруп спостерігаються в області 8,9-9,1 м.ч.

2.4. Синтез амінокислотних похідних, виходячи з кумаринів, що містять вільну карбоксильну функцію. Третій використаний нами метод включення амінокислотного залишку в кумаринове кільце полягає у кон'югації амінокислот до похідних кумарину, що містять вільну карбоксильну групу (схеми 4, 5, 6, 7). З цією метою ми використали 7 - та 5-оксиацетатні, 7-оксипропіонатні похідні кумарину і деякі фурокумарини, в положенні 3 яких є залишок пропіонової або оцтової кислоти.

Активацію карбоксильної функції похідних кумарину здійснювали за рахунок синтезу активованих N-гідроксисукцинімідних ефірів, які є кристалічними, стійкими сполуками, що проявляють високу реакційну здатність в реакціях амінолізу, і, як правило, характеризуються відсутністю рацемізації при їх використанні. Необхідний для реакції N-гідроксисукцинімідний ефір одержували взаємодією відповідної кислоти та N-гідроксисукциніміду в присутності діциклогексилкарбодііміду (DCC) в якості конденсуючого агенту.

Схема 4

R1=H, Me; R2=H, CH₃, (CH₂)₅CH₃, CH₂C₆H₅; R3=CH₃, CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃; R4=H, Me; R5=H, CH₃, CH(CH₃)₂, СН₂СН₂СН₃, CH₂CH(CH₃)₂, CH(CH₃) CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂SCH₃, Ph, CH₂Ph, СН₂СООН, CH₂CH₂CH₂NHCONH₂

Схема 5

R1=H, Me; R2=H, Me; R3=H, CH₃, CH(CH₃)₂, СН₂СН₂СН₃, CH₂CH(CH₃)₂, CH(CH₃) CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂SCH₃, Ph, CH₂Ph, СН₂СООН, СН₂СН₂СООН, CH₂CH₂CH₂NHCONH₂, CH₂CH₂CH₂NHC(NH) NH₂; n=1, 2

Схема 6

R=H, Me, CH₂CH(CH₃)₂, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂SCH₃, Ph, СН₂СООН.

N - [7 - (карбоніл-R-метокси) - 3,4,8 - заміщені] кумариніламінокислоти 2.4.1-2.4.102 та N - [5 - (карбоніл-R-метокси) - 3,4 - заміщені-7-метил] кумариніламінокислоти 2.4.103-2.4.112 були одержані конденсацією активованих ефірів та натрієвих солей амінокислот в суміші вода-діоксан (1: 1) за кімнатної температури з наступним ацидолізом утворених солей (вихід 41-88%). В результаті вказаної методики в молекули вихідних кумаринів були введені залишки 21 амінокислоти, і утворилися похідні: гліцину (сполуки 2.4.1, 2.4.11, 2.4.16, 2.4.26, 2.4.34, 2.4.41, 2.4.44, 2.4.49, 2.4.51, 2.4.69, 2.4.77, 2.4.96, 2.4.103, 2.4.108), L-аланіну (2.4.9, 2.4.14, 2.4.42, 2.4.45, 2.4.46, 2.4.50, 2.4.52, 2.4.70, 2.4.78, 2.4.109), L-валіну (2.4.2, 2.4.5, 2.4.29, 2.4.40, 2.4.56, 2.4.63, 2.4.79,), D, L-норваліну (2.4.20, 2.4.71, 2.4.80, 2.4.101), L-лейцину (2.4.17, 2.4.25, 2.4.28, 2.4.57, 2.4.81. 2.4.97, 2.4.110), L-ізолейцину (2.4.15, 2.4.31, 2.4.59, 2.4.82, 2.4.95), D, L-норлейцину (2.4.6, 2.4.21, 2.4.83, 2.4.104), L-метіоніну (2.4.10, 2.4.32, 2.4.84, 2.4.98, 2.4.105), D, L-б-фенілгліцину (2.4.22, 2.4.30, 2.4.33, 2.4.60, 2.4.67, 2.4.76, 2.4.85, 2.4.111), L-фенілаланіну (2.4.7, 2.4.36, 2.4.64, 2.4.72, 2.4.86, 2.4.102), L-триптофану (2.4.12, 2.4.35, 2.4.112), L-цитруліну (2.4.8, 2.4.53, 2.4.73, 2.4.88), L-аргініну (2.4.74,), L-проліну (2.4.48, 2.4.92), -аланіну (2.4.18, 2.4.23, 2.4.24, 2.4.27, 2.4.37, 2.4.54, 2.4.58, 2.4.61, 2.4.89, 2.4.94, 2.4.99), а також таких кислот, як L-аспарагінова (2.4.47, 2.4.68, 2.4.87, 2.4.106), L-глутамінова (2.4.65), 4-амінобутанова (2.4.19, 2.4.38, 2.4.62, 2.4.90, 2.4.100), 6-аміногексанова (2.4.4, 2.4.13, 2.4.39, 2.4.43, 2.4.55, 2.4.75, 2.4.91, 2.4.107), ізоніпекотинова (2.4.66) та транс-4-амінометилциклогексанкарбонова (2.4.93).

Будову одержаних амінокислотних похідних з вільним С-кінцем підтверджено даними кількісного елементного аналізу та спектроскопії ЯМР ¹Н. В спектрах ¹Н-ЯМР синтезованих сполук спостерігається сигнал протону амідного зв'язку в області 7,9-8,9 м.ч., карбоксильної групи у вигляді уширеного синглету в області 11,9-13,1 м.ч., а також сигнали протонів кумаринової системи та амінокислотного залишку.

Аналогічними методами з використанням активованих N-гідроксисукцінімідних ефірів були синтезовані кон'югати амінокислот з фурокумаринами псораленового типу (схема 7) і одержані похідні 2.4.113-2.4.140 (вихід 61-94%). Але відповідні N-гідроксисукцинімідні ефіри були отримані взаємодією вихідних кумаринів з вільною карбоксильною функцією та N-гідроксисукциніміду (SuOH) в абсолютному діоксані з використанням в якості конденсуючого агенту діізопропілкарбодііміду (DIC). Взаємодією цих активованих ефірів та натрієвих солей амінокислот в суміші діоксан-вода за кімнатної температури з подальшим ацидолізом утворених солей з виходами 61-94% отримано амінокислотні похідні з вільною карбоксильною функцією. В результаті було синтезовано 28 похідних фурокумаринів, що містять залишки гліцину (2.4.113, 2.4.124), в-аланіну (2.4.122, 2.4.137), L-аланіну (2.4.114, 2.4.125), L-валіну (2.4.115, 2.4.127), DL-норваліну (2.4.128), L-лейцину (2.4.116, 2.4.129), L-ізолейцину (2.4.117, 2.4.130), DL-норлейцину (2.4.131), L-метіоніну (2.4.118, 2.4.132), DL-фенілгліцину (2.4.119, 2.4.133), L-фенілаланіну (2.4.120, 2.4.134), L-триптофану (2.4.121, 2.4.136), L-цитруліну (2.4.135), DL-2-амінобутанової (2.4.126), 4-амінобутанової (2.4.138), 6-аміногексанової (2.4.123, 2.4.139), та транс-4-амінометилциклогексанкарбонової (2.4.140) кислот.

Схема 7

R=H, CH₃, СН₂СН₃, CH(CH₃)₂, СН₂СН₂СН₃, CH₂CH(CH₃)₂, CH(CH₃) CH₂CH₃, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂SCH₃, Ph, CH₂Ph, CH₂CH₂CH₂NHCONH₂; n=1, 2.

Для УФ-спектрів амінокислотних похідних фурокумаринів 2.4.113-2.4.140, як і взагалі для фурокумаринів (Перельсон М.Е. и др., 1975), характерне інтенсивне поглинання в області 250 нм. Наприклад, в УФ-спектрі спиртового розчину валінового похідного 2.4.115 (R=CH(CH₃)₂, n=1) інтенсивність смуги 254 нм (е=34140) навіть перевищує поглинання при 210 нм (е=33040).

В спектрах ЯМР ¹Н отриманих сполук 2.4.113-2.4.140 присутні сигнали кумаринової системи, амінокислотного фрагмента, утвореного амідного зв`язку в області 7.71-8.59 м.ч. і вільної карбоксильної функції при 11.68-12.55 м.ч., що підтверджує будову синтезованих амінокислотних похідних фурокумаринів.

2.5. Синтез пептидних похідних 3,4 - заміщених 5 - та 7-гідроксикумаринів. Аналіз даних літератури свідчить про те, що розробка інших - більш зручних - методів синтезу нових пептидних похідних гідроксикумарину є досить важливою задачею.

Для одержання пептидних похідних бензопірону можливі два підходи: приєднання попередньо синтезованого пептиду до гідроксипохідного кумарину або поетапне нарощування поліпептидного ланцюга до цього гетероциклу. Нами були реалізовані обидві можливості. Нижче наведено (схеми 8, 9) будову пептидних похідних кумаринів, які були синтезовані методом активованих ефірів за рахунок взаємодії з такими готовими дипептидами, як Gly-Gly, Gly-Pro, Gly-Phe, Ala-Ala, Ala-Trp, Val-Ala, Val-Val та трипептидом Ala-Gly-Gly, що дало похідні 3,4,8 - заміщених-2-оксо-2Н-7-хроменілоцтових кислот 2.5.1-2.5.14, 2.5.17-2.5.22, 2.5.40 та 3,4 - заміщених-7-метил-2-оксо-2Н-5-хроменілоцтових кислот 2.5.15, 2.5.16 (вихід 59-91%).

Для ступінчатого нарощування поліпептидного ланцюга були використані амінокислотні похідні кумаринів 2.4.6, 2.4.28, 2.4.58, 2.4.64, 2.4.72, 2.4.77, 2.4.79-2.4.81, 2.4.84, 2.4.90, 2.4.98-2.4.100, синтез яких описано в попередньому розділі. Дані сполуки мають вільну карбоксильну функцію, що дозволяє з використанням методу активованих ефірів приєднати наступну амінокислоту. Взаємодією з N-гідроксисукцинімідом в абсолютному діоксані з використанням DIC в якості конденсуючого агенту одержані відповідні N-гідроксисукцинімідні естери. Конденсація цих активованих естерів з натрієвими солями амінокислот у суміші діоксан-вода (1: 1) з наступним ацидолізом солей, що утворилися, дає відповідні дипептидні похідні. В такий спосіб були одержані сполуки 2.5.23-2.5.39 (вихід 42-75%). Цей підхід застосовували для синтезу похідних не лише б-амінокислот (гліцину, метіоніну, лейцину, фенілаланіну, валіну), але й кумаринів, ацильованих амінокислотами з аміногрупою, розташованою в іншому положенні відносно карбоксильної функції: в-аланіном (сполуки 2.5.28, 2.5.30, 2.5.33, 2.5.35), г-аміномасляною кислотою (2.5.29, 2.5.31, 2.5.32, 2.5.34, 2.5.36, 2.5.38, 2.5.39) та е-амінокапроновою кислотою (2.5.38, 2.5.39).

Треба підкреслити, що описані в літературі флуоресцентні пептидні субстрати протеолітичних ферментів містять флуорофорну групу (наприклад, 7-аміно-4-метилкумарин або 7-гідрокси-4-метилкумарин) на С-кінці пептиду. На відміну від цього пептидні похідні бензопіранону, синтезовані нами, характеризуються присутністю флуорофору в N-кінцевій частині молекули.

У спектрах ЯМР ¹Н синтезованих похідних були ідентифіковані сигнали кумаринового циклу з замісниками, пептидного фрагменту, амідних зв'язків при 8.02-8.46 м.ч. та карбоксильної функції при 12.40-12-69 м.ч. Для деяких отриманих похідних було виміряно питоме оптичне обертання. Отримані результати підтверджують, що введення до системи кумарину оптично активного амінокислотного або пептидного фрагменту призводить до одержання оптичноактивних сполук.

Схема 8

R1=H, Me; R2=H, Me, n-Hexyl, CH₂Ph; R2R3=(CH₂)₃, (CH₂)₄;

R3=Me, Et, n-Pr, n-Bu;

R4=H, Me, CH(CH₃)₂, СН₂СН₂СН₃, CH₂CH(CH₃)₂, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂CH₂SCH₃, CH₂Ph;

R5=H, Me, CH(CH₃)₂, CH₂CH₂CH₂CH₃, CH₂Ph, CH₂CH₂SCH₃; n=2, 3.

Схема 9

2.6. Синтез амідів пептидних похідних кумаринів. Одержання амідів, тобто реакцію блокування вільної карбоксильної групи кумариніламінокислот чи кумаринілпептидів, вели з використанням конформаційно утрудненого 10-гідроксидекагідроізохіноліну за допомогою N-гідроксисукцинімідних активованих ефірів в присутності DIC як конденсуючого агенту, що дало аміди 2.6.2-2.6.18. Треба відмітити, що гетероциклічна система ізохіноліну та його гідрованих похідних розповсюджена у природі дуже широко. Вона входить до складу багатьох біологічно активних речовин, наприклад, лікарських препаратів або алкалоїдів ізохінолінового ряду, які знайдені у рослинах 30 сімейств. Похідні 10-гідроксидекагідроізохіноліну використовували для синтезу леморану - активного анальгетика, що перевищує дію морфіну. Можна припустити, що включення системи декагідроізохіноліну в структуру пептиду приведе до створення сполук з новими цікавими біологічними характеристиками.

леморан

R1=H, Me; R2=H, CH₂Ph; R2R3=(CH₂)₃, (CH₂)₄; R3=Me, Et, n-Pr, n-Bu.

2.7. Вивчення біологічної активності синтезованих кумаринів. Комп'ютерний прогноз за програмою PASS різноманітних видів біологічної активності деяких амінокислотних похідних кумаринів та вихідних сполук показав, що синтезовані кумарини є перспективними похідними для створення нових біологічно активних сполук, які можуть бути імуномодуляторами та регуляторами метаболізму або речовинами, що діють на серцево-судинну систему. Важливо підкреслити, що програма PASS не прогнозує для цих сполук таких небажаних властивостей, як токсичність, канцерогенний або тератогенний ефект.

Фізіологічний скринінг похідних кумарину здійснювали в Інституті геронтології Академії медичних наук України під керівництвом доктора медичних наук І.С. Безверхої. Скринінг включав вивчення впливу синтезованих сполук на центральну і периферійну нервову систему, на серцево-судинну систему та систему дихання, на обмінні процеси, а також на ендокринну, травну та сечовивідну системи мишей. Як показали результати дослідження, візуальної зміни чи появи симптомів, які характеризують негативний вплив речовин, що вивчалися, в дозах 200 і 400 мг/кг на серцеву діяльність мишей не відмічено. Вони також не впливали на систему дихання та ендокринну систему. Було знайдено, що лише сполука 2.2.26, що містить залишок ізолейцину, викликає миттєву смерть, а похідне 2.4.68 впливає на характер сечовиділення.

За результатами проведеного первинного скринінгу групи кумаринів можна зробити висновок, що подібні сполуки є перспективними для пошуку нових фізіологічно активних речовин і потрібно значно розширити чисельність сполук для біологічних випробувань.

Дослідження впливу похідних кумарину на систему згортання крові морських свинок включало вивчення їх гемостатичної та антикоагулянтної дії. Результати досліджень наведені в таблиці.

В третьому розділі наведено методики синтезу сполук, їх фізико-хімічні константи, дані елементного аналізу, спектрів ІЧ, УФ, ЯМР ¹Н.

Висновки

Узагальнення результатів дисертаційної роботи дозволяє стверджувати, що в роботі наведене вирішення наукової задачі, пов'язаної з синтезом нових амінокислотних і пептидних похідних кумарину та вивченням їх реакційної здатності і біологічної активності.

1. Вперше за реакцією Манніха синтезовані N - [(7-гідрокси - 3,4 - заміщені-2-оксо-2Н-хромен-8-іл) метил] амінокислоти, що містять залишки аланіну, в-аланіну, 2-амінобутанової кислоти, валіну, норваліну, лейцину, ізолейцину, норлейцину та фенілаланіну.

2. Показано, що взаємодія 7,8,9,10 - тетрагідро-3-гідрокси-6H-дибензо [b, d] піран-6-ону з симетричними ангідридами Nб-Вос-захищених амінокислот дає з високими виходами невідомі раніше N-захищені 7-О-аміноацилкумарини, молекули яких містять залишки таких амінокислот, як Gly, Аla, Val, Leu, Ile, Met, Phe та б-фенілгліцин. Відщеплення захисної Вос-групи веде до одержання відповідних амінокислотних похідних кумарину.

3. Знайдено, що конденсація N-гідроксисукцинімідних ефірів 3,4,8 - заміщених 7 - та 5-оксиацетил або оксипропіонілкумаринів, 2 - (2,3,5 - триметил-7-oксo-7H-фуро [3,2 - g] хромен-6-іл) оцтової та пропіонової кислот з натрієвими солями амінокислот веде до синтезу нових N - [7 - (карбоніл-R-метокси) - 3,4,8 - заміщених] кумариніламінокислот, N - [5 - (карбоніл-R-метокси) - 3,4 - заміщених-7-метил] кумариніламінокислот, N - [2 - (2,3,5 - триметил-7-oксo-7H-фуро [3,2 - g] хромен-6-іл) ацетил або пропіоніл] амінокислот, що містять залишки гліцину, аланіну, в-аланіну, валіну, норваліну, лейцину, ізолейцину, норлейцину, метіоніну, фенілаланіну, б-фенілгліцину, триптофану, цитруліну, проліну, аргініну, а також аспарагінової, глютамінової, 2-амінобутанової, 4-амінобутанової, 6-аміногексанової, ізоніпекотинової та транс-4-амінометилциклогексанкарбонової кислот.

4. Вперше синтезовані дипептидні похідні 3,4,8 - заміщених кумариніл-7 - та 5-оксиоцтових кислот, що містять такі дипептиди, як Gly-Gly, Gly-Phe, Gly-Pro, Ala-Ala, Ala-Trp, Val-Ala, Val-Val, Leu-Gly, Phe-в-Ala, Met-в-Ala, в-Ala-Met, Leu-Val, в-Ala-Gly, гліцил-норлейцин, валіл-норвалін, фенілаланіл-г-аміномасляна кислота, г-амінобутират фенілаланіну, г-амінобутират валіну, норлейцил-метіонін, норваліл--аміномасляна кислота, лейцил--аміномасляна кислота, метіоніл--аміномасляна кислота, 6-аміногексанкарбоніл-валін та аланіл-6-аміногексанкарбонова кислота, а також N - [2 - (6-Оксо - 7,8,9,10 - тетрагідро-6Н-бензо[c] - 3-хроменілокси) - ацетил] - аланіл-гліцил-гліцин.

5. Синтезовано своєрідні аміди амінокислотних та дипептидних похідних 3,4,8 - заміщених 7 - та 5-оксиацетилкумаринів,

Список публікацій за темою дисертації

1. Шилін С.В., Гаразд М.М., Хиля В.П. Синтез дипептидних похідних 2 - (6-R-оксо - 1,2,3,4 - тетрагідроциклопента(c) хромен-7-ілокси) - та 2 - (4-R-6-оксо - 7,8,9,10 - тетрагідро-6Н-бензо(c) хромен-3-ілокси) оцтових кислот // Журнал орг. та фарм. хімії. -2008. - Т. 6, вип. 1 (21). - С. 13-19.

2. Шилин С.В., Гаразд М.М., Хиля В.П. Синтез дипептидных производных 3,4 - замещенных 7-гидроксикумаринов // Химия природн. соед. -2008. - №3. - С. 239-242.

3. Веселовская М.В., Шилин С.В., Гаразд М.М., Хиля В.П. Синтез аминокислотных производных 3 - (2,3,5 - триметил-7-оксофуро [3,2 - g] хромен-6-ил) пропановой кислоты // Химия природн. соед. -2003. - №2. - С. 132-136. Гаразд М.М., Гаразд Я.Л., Шилин С.В., Хиля В.П. Аминокислотные производные 3-гидрокси - 7,8,9,10 - тетрагидробензо[с] хромен-6-она // Химия природн. соед. -2002. - №5. - С. 338-344.

4. Шилін С.В., Хиля В.П. Синтез дипептидних похідних 7-карбометокси - 3,4 - циклопентакумаринів та 7 - (1-метил-1-карбокси) метокси - 3,4 - циклопентакумаринів // Тези десятої наукової конференції «Львівські хімічні читання-2005», Львів. - 2005. - С. О14.

5. Веселовская М.В., Шилин С.В., Гаразд М.М., Хиля В.П. Синтез фурокумаринов модифицированных остатками аминокислот // Тезисы II Международной конференции «Химия и биологическая активность кислород и серусодержащих гетероциклов», Москва. - 2003. - С. 46-47.

6. Шилін С.В., Хиля В.П. Амінокислотні похідні 7-гідрокси - 4,8 - заміщених кумаринів, модифіковані пер гідро-4А-ізохінолінолом // Тези доповідей XXI Української конференції з органічної хімії, Чернігів. - 2007. - С. 373.

Размещено на Allbest.ru