CC BY
15УДК 547.854.7:455
О.В. Пискунова1, Е.П. Студенцов2
Фармакологическая активность соединений, сохраняющих в основных чертах структуру нуклеозидов, но отличающихся от них отсутствием гликозидной связи уже давно привлекает внимание исследователей. Подвижность алкильной цепочки позволяет реагировать аномальным нуклеозидам с активными центрами ферментов или рецепторов. Интерес к этим соединениям особенно возрос, поскольку негликозидные аналоги нуклеозидов оказались не только весьма перспективными инструментами исследования ферментативных систем [1-4], но и лекарственными препаратами, проявляющими разностороннюю биологическую активность. Аденозиновый аналог - (Б)-9-(2,3-дигидрокси-пропил)-аденин ((Б)-ЭНРД) подавляет размножение ДНК- и РНК-содержащих вирусов, при этом (Б)-ЭНРД, как и 3-(аденин-9-ил)-2-гидроксипропановая кислота (ДНРД), избирательно ингибирует Б-аденозил-Ьгомо-цистеингидралазы и связанные с этим процессы биохимического трансметилирования [5]. Антивирусную активность проявляют эфиры ДНРД, которые ингибируют различные типы вирусов, включая пузырчатый стоматит, парагрипп, корь и являются нетоксичными к клеткам хозяина в терапевтических дозах [6]. Ациклические производные аденозинмонофосфатов - 9-[2(фосфонометокси)этил]-аденин (РМЕД) и (к)-9-[2-(фосфонометокси)пропил]-аденин (РМРД) - обладают селективной активностью против вируса иммунодефицита человека и других ретро-вирусов [7].
Большие возможности синтеза новых ациклических аналогов пуриновых нуклеозидов открывает присоединение акрилатов по реакции Михаэля [3].
В работе последних лет отмечено, что аденин и 6-
ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ N6-ЗАМЕЩЕННЫХ ПУРИНОВ С АКРИЛАТАМИ ПО РЕАКЦИИ ТИПА МИХАЭЛЯ
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26
Взаимодействием 6-хлорпурина и 6-аминозамещенных пуринов с производными акриловой кислоты (нитрил, амид и эфиры) в н-пропа-ноле при щелочном катализе синтезированы с высоким выходом соответствующие термодинамически стабильные производные 3-(пурин-9-ил)-пропионовых кислот, строение которых доказано на основе сравнения их УФ-, ИК- и ПМР-спектров с модельными N3-, N7- и N-метил-производными аденина, а также встречным синтезом. Кислотным гидролизом N-цианэтильных- карбметокси (бутокси)льных производных аденина получены 3-(аденин-9-ил)-пропионовые кислоты, которые этерифицированы спиртами в присутствии тионилхлорида и полученные эфиры превращены в амиды этих кислот.
Ключевые слова: 6-аминозамещенный пурин, реакция Михаэля, акрилаты, синтез, свойства, ациклические аналоги аденозина, 6-аминозамещенный-9-(2-цианоэтил)-пурин, 3-(пурин-9-ил)-
пропионовая кислота, амиды, эфиры.
хлорпурин в жидком аммиаке не реагируют с акрило-нитрилом, в отличие от гипоксантина, реакция с которым приводит к образованию смеси ^-производного и б-оксо-N7, №-ди(2-цианоэтил)-пурина цвиттер-ионного типа, в котором молекулы акрилонитрила фиксируются в N7- и ^-положениях. 6-Меркаптопурин и 8-меркапто-6-окси пурин присоединяется к акрилонитрилу в жидком аммиаке исключительно по положению N9. При этом интересным является то, что сульфгидридная группа не подвергается цианэтилированию [8], хотя взаимодействие меркаптопуринов с галогенсодержа-щими соединениями происходит преимущественно по атому серы [9].
Впервые Baker B. установил, что присоединение акрилонитрила к 6-хлорпурину (1) в среде диметилфор-мамида (ДМФА) при 20°С в присутствии карбоната калия не происходит из-за образования нерастворимой калиевой соли субстрата, однако при длительной выдержке (более 40 часов) в среде диметилсульфоксида (ДМСО) удалось получить 6-хлор-9-(2-цианэтил)-пурин (2) с выходом 14% (при мольном соотношении 1 : ак-рилонитрил : карбонат калия = 1 : 1 : 0,06). При увеличении продолжительности реакции до 70 часов при 20°С или умеренном нагревании с десятикратным избытком акрилонитрила сообщалось о достижении более высокого выхода, но выделение конечного продукта из ДМСО представляло определенные трудности из-за образования продуктов полимеризации. Увеличение количества щелочного катализатора, который берется в строго определенном количестве (6 мольных %), до 12 мольных % приводит к обратимости реакции с сокращением выхода (2) почти в два раза [10].
1 Пискунова Ольга Владимировна, мл. науч. сотр. каф. химии и технологии синтетических биологически активных веществ, e-mail: [email protected]
2 Студенцов Евгений Павлович, канд. хим. наук. вед. науч. сотр. каф. химии и технологии синтетических биологически активных веществ, e-mail:
Дата поступления - 7 июля 2010 года
Позднее I. Becker описал реакцию 6-хлорпурина с 14-кратным избытком акрилонитрила при катализе Трилоном Б в присутствии небольших количеств воды при кипячении в течение 1 часа. Выход 6-хлор-9-(2-ци-анэтил)-пурина составил 16% в результате трудоемкой дробной кристаллизации, при этом исходные вещества брались в миллиграммовых количествах [11].
Первоначально мы исследовали возможность улучшения препаративного способа получения соединения (2), который является многоцелевым предшественником для получения других производных пуринов путем нуклеофильного замещения атома хлора при С6 на амино-, гидрокси-, меркаптогруппы (R), а также химического превращения цианэтильной группы (схема 1):
ГЧ = БН -3
Схема 1
Важно отметить, что присоединение непредельных соединений к 6-замещенным пуринам термодинамически контролируется и приводит преимущественно к стабильным И9-замещенным изомерам, тогда как в других реакциях прямое алкилирование пуринов галоге-налкилами возможно определяется кинетическим фактором и условиями проведения реакций с образованием смеси И3-, И7- и И9-изомеров, распределение которых зависит от таутомерных превращений субстрата
[9].
Нами впервые установлено, что цианэтилирование
(1) (мольное соотношение 1:акрилонитрил -1:2,5) при кипячении в абсолютном пропаноле и при катализе карбонатом калия протекало полностью за 7 часов с образованием (2) из-за более высокой температуры (110-115°С) и лучшей растворимости, тогда как в абсолютном этаноле реакция идет в три раза медленнее с неполной конверсией исходного вещества.
При хроматографическом анализе отмечалось образование в ходе реакции примеси соответствующего 7-изомера, который после полной конверсии (1) перегруппировывался в термодинамически стабильный 9-изомер и кристаллизацией из этилацетата был получен
(2) с выходом более 75-80%, физико-химические характеристики которого соответствовали литературным данным (таблица 1). Такая же термодинамическая перегруппировка наблюдалась при регионаправленном способе получении ацикловира [12].
При нагревании (2) с тиосульфатом в воде или с тиомочевиной в спирте с хорошим выходом получен 6-меркапто-9-(2-цианэтил)-пурин (3), идентичный по УФ- и ИК- спектрам (Лмакс=325нм, 2600-2300, 2250 (СеИ), 2000, 1850, 1590, 1560, 1540 (С=С, С=1\1) см"1) продукту цианэтилирования 6-меркапто-пурина в жидком аммиаке [8]. Селективным гидролизом (3) удалось синтезировать 3-(6-меркаптопу-рин-9-ил)-пропионовую кислоту, а кислотным гидролизом (2) - с удовлетворительным выходом 3-(гипоксантин-9-ил)-пропионовую кислоту, ИК-спек-тры которых имели характеристичные полосы поглощения в области 1720-1710 (карбоксил С=О), 1660-1550 (С=С, С=1\1) см"1; хотя Уф-спектры этих кислот имели разные значения максимумов поглощения, соответственно Лмакс=326 нм и Лмакс=251 нм
[10]. Аммонолизом (2) при 100-110°С в н-бутаноле, насыщенном аммиаком, синтезирован 9-(2-ци-анэтил)-аденин (4) с выходом 80%.
Исследована реакция Михаэля путем прямого присоединения акрилатов к аденину в апротонных ди-полярных растворителях.
Показано, что алкилирование аденина (5) трехкратным избытком акрилонитрила в абсолютном диме-тилацетамиде (ДМАА) протекает очень медленно (более 4 дней при 130°С), как и в случае с (1). Значительно быстрее эта реакция протекает в абсолютном этаноле в присутствии небольших количеств этилата натрия (24 часа, 80°С), но при использовании (1) эквивалента этилата натрия происходит сдвиг равновесия в сторону образованием только аденина [13].
В результате тщательного исследования этой реакции ВгаЬте N. установил, что взаимодействие аденина с акрилонитрилом при мольном соотношении 1:3 в ДМСО (60°С, 24 ч.) приводит к образованию смеси 9- и 7-(2-цианэтил)-аденинов, которые разделяются дробной кристаллизацией и хроматографией на силикаге-ле. Выход И9-изомера составляет около 60%, а ^-изомера - 18%. Этот способ пригоден для получения небольших количеств цианэтильных производных адени-на. И7-изомер имеет более высокую температуру плавления (тпл >300°С), чем у И9-изомер (тпл 255-257°С), меньшее значение в нескольких системах растворителей и химические сдвиги при С2 и С8 в спектре ЯМР1Н находятся в более сильном поле, Д5 составляет ~ 0.150.2 м.д. (таблица 1). Соотношение И9/И7 цианэтильных производных аденина может быть определено по интегральной зависимости сигналов протонов ИН2-группы изомеров, химические сдвиги которых хорошо разрешены и находятся при 7.17 и 6.72 м.д. соответственно [13, 14].
Хроматографическим анализом (ТСХ) с использованием нескольких систем растворителей и необходимых образцов свидетелей нами установлено, что цианэтилирование (5), как и в случае с (1), селективно проходит в абсолютном пропаноле при температуре 110-115°С и мольном соотношении 5:акрилонитрил - 1:2,5, в присутствии 1-1.5% (от количества субстрата (5)) пропионата натрия. Реакция полностью завершалась за 9 часов с образованием исключительно 9-(2-ци-анэтил)-аденина (4) с выходом 90% после кристаллизации из воды. Несмотря на полуторократный молярный избыток акрилонитрила образование продуктов дицианэтилирования и алкилирования по экзоцикличе-ской аминогруппе не наблюдали.
Интересно отметить, что взаимодействие (1) и (5) с метилметакрилатом по стандартной методике, протекало очень медленно, по-видимому, из-за пространственного затруднения, в силу наличия метиль-ной группы вблизи реакционного центра. Реакции сопровождались полимеризацией метилметакрилата с образованием труднорастворимых в органических растворителях полимерных продуктов.
Местоположение цианэтильной группы в 9-положе-нии (5) доказано независимым синтезом из (2) и подтверждалось сравнением УФ-спектров поглощения (4) со спектрами модельного соединения - 9-метиладени-на, у которых имелись близкие значения максимумов поглощения - Лмакс (0,1НС1)=261 нм; Лмакс (0,1Иа-0Н)=260 нм, в то время как у 3-метиладенина и 7-ме-тиладенина наблюдался батохромный сдвиг на 10-12 нм [9]. Кроме того спектральные характеристики (4) совпадали с 9-(2-цианэтил)-аденином, полученным: бромированием р-(аденинил-9)-а-аланина бромной водой в ацетатном буферном растворе при комнатной температуре, когда происходит одновременно окисление аминогруппы аминокислоты до нитрила с отщеплением карбоксильной группы [15]; взаимодействием аденина с 3-бромопропионитрилом в ДМФА в присутствии гидрида натрия (65°С, 17 часов) [2].
Препаративная методика прямого цианэтилирова-ния (1) и (5) была успешно распространена на серию 6-аминозамещенных пуринов (6-12), которые были получены взаимодействием 6-хлорпурина с аминами при
Таблица. Физико-химические характеристики производных 6-замещенных 9-(2-цианэтил)-пуринов
Название соединения * и I 1 Тпл, °С (растворитель) Р * (влюент) УФ-спектр, Л „с, нм. ЯМР- 'Н спектр ДОЧСОс! е), 5, мд
ОН ТО 3 т—1 о БГОН МеОН
6-хлор9- (2-цианэтил)-пурин (2) 7 К2СО з 83 142-143 (этилацетат) ([10]:144-145) 0,45(Г) 265 262 - - 3.17 (2Н, д, СН 2-\1+Н 2О), 4.62 (2Н, д СН 2-С\1), 8.68 (1Н, с, С 8-Н), 8.72 (1Н, с, С2-Н)
6-амино-9- (2-цианэтил)-пурин (4) 9 С3Н7О№ 88 253-255 разл. (метилцеллозольв) 0,60(А) 261 260 260 - 3.13 (2Н, д СН 2-1\1), 4.46 (2Н, д СН 2-ОЧ), 7.17 (2Н, с, N1-12), 8.03 (1Н, с, С8-Н), 8.12 (1Н, с, С 2-Н)
6-амино-7-(2-цианв™л)-пурин [19] - - - > 300 - 274 269 - - 2.85-3.08 (2Н, т, NCСH), 4.48-4.71 (2Н, т, NCH 2), 6.72 (2Н, уш. с., NH2), 7.83 (1Н, с, С8Н), 7.93 (1Н, с, С 2Н)
6-бензиламино-9-(2-цианэтил)-пурин (13) 5,5 С зН7О№ 85 163-165 (пропанол) 0,52(Б) 272 275 3.17 (2Н, д СН 2-С6Н5), 4.63 (2Н, д, СН 2-N), 4.71 (2Н, д, СН 2-CN), 7.15-735 (5Н, м, СеНз), 8.12 (1Н, с, С8-Н), 8.15 (1Н,с, МН-экзо), 8.24 (1Н, с, С 2-Н)
6-диметиламино-9- (2-цианэтил)-пурин (14) 3,5 К2СО з 62 109-111 (пропанол) 0,22(Б) 270 280 - - 3.10 (6Н, т, 2хСН з), 3.21 (2Н, т, СН 2-N), 4.44 (2Н, д, СН 2-CN), 8.1 (1Н, с, С8-Н), 8.14 (1Н, с, С2-Н)
6-дивтиламино-9-(2-цианэтил)-пурин (15) 3 К2СО з 65 59-61 (пропанол) 0,85(А) 268 277 1.22 (6Н, т, 2хСН з), 3.10 (4Н, с, 2хСН 2), 3.17 (2Н, т, СН2-N), 4.44 (2Н, д, СН 2-CN), 8.09 (1Н, с, С8-Н), 8.13 (1Н, с, С2-Н)
6-моновтаноламин-9-(2-цианэтил)-пурин (16) 3 К2СО з 77 89-91 (пропанол) 0,74(В) 260 270 266 3.10-3.13 (2Н, т, СН 2-\1), 3.59 (4Н, с, СН 2-СН 2), 4.43-4.46 (2Н, т, СН 2-ОМ), 4.74 (1Н, с, ОН), 7.51 (1Н, с, МН-экзо), 8.12 (1Н, с, С8-Н), 8.17 (1Н, с, С 2-Н)
6-бутиламин-9-(2-цианвтил)-пурин (17) 2 К2СО з 98 136-138 (пропанол) 0,44(А) 265 268 269 0.91-0.94 (3Н, м, СН з), 135-1.60 (4Н, м, СН 2-СН 2), 3.093.22 (2Н, т, СН 2-М+Н 2О), 3.47 (2Н, с, СН 2-МН), 4.44 (2Н, т, СН 2-СМ, 7.63 (1Н, с, МН-экзо), 8.09 (1Н, с, С8-Н), 8.14 (1Н, с, С 2-Н)
6-пропаноламин-9-(2-цианэтил)-пурин (18) 2,5 К2 СО з 83 105-107 (пропанол) 0,60(В) 265 268 269 3.00-3.04 (2Н, т, СН 2-ОН), 3.35-3.60 (2Н, т, СН 2-М;СН 2-N4), 4.41-4.4 (2Н, т, СН 2-СМ), 4.62 (1Н, с, ОН), 7.79 (1Н, с, МН-экзо), 7.96 (1Н, с, С8-Н), 8.16 (1Н, с, С 2-Н)
6-циклогексиламин-9- (2-цианэтил)-пурин (19) 4 К2СО з 632 6-207 (хлороформ/гексан) 0,28В) 270 275 270 1.20-1.93 (10Н, м, СН 2-СН 2-СН 2-СН 2-СН 2), 3.16 (2Н, с, ОММ), 4.06 (1Н, с, С-ИМН), 6.94-6.96 (2Н, д, СН 2-СМ), 7.89 (1Н, с, С 8-Н), 8.05 (1Н, с, С2-Н), 12.74 (1Н, с, МН-экзо
6-амино-9-(2-карббугоксиэ™л)-пурин (23) 10 С зН7О№ 75 149-151 (этилацетат) 0,55(А) 262 085-0.94 (3Н , м, СН з-бутил), 1.27 (2Н, д, С 6Н2-СН з), 1.55 (2Н, д, С5Н2-СН 2), 2.89 (2Н, д, СО-С4 Н2), 4.05 (2Н, д, С Н-М), 4.40 (2Н, д, С2Н2-СО), 6.94 (2Н, д, N4 2), 7.95 (1Н,с, С8-Н), 8.06 (1Н, с, С2-Н)
6-бензиламино-9-(2-карббутоксивтил)-пурин (24) 4 СзНЪОМа 97 80-82 (гексан) 0,74(А) 267 081-0.95 (3Н, м, СН з-бутил), 1.31 (2Н, д, С 6Н2-СН з), 1.55 (2Н, д, С5Н2-СН 2), 3.23 (2Н, д, СН 2-С6Н5), 4.02 (2Н, д, СО-С4Н2), 4.42 (2Н, д, С Н-М), 4.75 (2Н, д, С 2Н2-СО), 7.16-7.45 (5Н, м, С6Н5), 7.96 (1Н, с, С8-Н), 8.05 (1Н, с,МН), 8.12 (1Н, с, С 2-Н)
6-морфолино-9-(2-карббутоксивтил)-пурин (25) 1,5 С зНЬОШа 83 масло 0,73(А) (CDa з): 0.84-0.93 (3Н, м, СН з-бутил), 1.31 (2Н, д С 6Н2-СНз), 1.54 (2Н, д, С5Н2-СН 2), 2.85 (2Н, д, ОО-С4^), 3.72-381 (4Н, м, СН 2-1\ЮН 2), 4.02 (2Н, д, СЧ-ММ), 4.194.27 (4Н, м, СН 2-О-СН 2), 4.44 (2Н, д, 02Н2-00), 7.86 (ИНдС 8-Н), 8.23 (1Н,с, С2-Н)
6-пиперидино-9-(2-карббутоксивтил)-пурин (26) 2 СзН7О№ 65 масло 0,70(А) (СШ): 0.86-0.95 (3Н, м, СН з-бутил), 1.28 (2Н, д, С 6Н2-СНз), 1.60 (2Н, д, О5Н2-ОН 2), 1.64-1.75 (6Н, м, СН 2-СН 2-СН2), 2.91 (2Н, д, СО-СЬЪ), 4.04 (2Н, д, С Ч-ЫМ), 4.174.28 (4Н, м, СН 2-1\1-СН 2), 4.46 (2Н, д, 02Н2-00), 7.83 (1Н, с, С8-Н), 8.25 (1Н, с, С2-Н)
6-пирролидино-9-(2-карббутоксивтил)-пурин (27) 5 СзНЪОМа 91 40-42 (гексан) 0,72(А) 282 (СОС з): 0.82-0.87 (3Н, м, СН з-бутил), 1.26 (2Н, д С 6Н2-СНз), 1.55 (2Н, д, О5Н2-ОН2),1.96-2.06 (4Н, м, СН 2-СН 2), 2.88 (2Н, д, СО-С4 Н2), 3.98 (2Н, д, СН-М), 4.14-4.19 (4Н, м, С-ММ-СН 2), 4.41 (2Н, д, С Н-СО), 7.8 (1Н, с, С8-Н), 8.23 (1Н, с, С 2-Н)
Таблица (продолжение)
а УФ-спектр, Л „к, нм. ЯМР- 'Н спектр (ДМСОС6), 5, мд
Название соединения & I 11 Тпл, °С (растворитель) К, * (элюент) ОН ГО 3 т—1 о БГОН МеОН
6-хлср-9-(2-карбвмидсэтил)-пурин (28) 5 К2СО 3 98 85-87 (вода) 0,36(В) 268 263 - - 2.72 (2Н, с, СН2-^), 4.49-4.68 (2Н, д, СН 2-СО), 6.82-7.31 (2Н, д, N1-1 2-СО), 8.6 (1Н, с, С8-Н), 8.71 (1Н,^С2-Н)
6амино-9-(2-карбамидоэтил)-пурин (29) 7 СзН7О№ 98 250-252 0.53(А) 260 262 3.24 (2Н, с; СН 2-М), 4.33 (2Н, д, СН 2-СО), 6.81-7.03 (2Н, д, N4 2-СО), 7.31 (2Н, с, N4 2-экзо), 7.95 (1Н, с, С8-Н), 8.1 (1Н, с, С 2-Н)
6-бензиламино-9-(2-карбамидоэтил)-пурин (30) 5 К2СО 3 92 257-258 0,46(А) 268 272 3.18 (2Н, д, СН 2-С 6Н5), 4.35 (2Н, с, СН 2-М), 4.69 (2Н, д СН 2-СО), 6.81 (2Н, д МН2-СО), 7.15-7.34 (5Н, м, СбНз), 7.94 (1Н,с, С 8-Н), 8.05 (1Н, с, N4), 8.11 (1Н, с, С 2-Н)
3-(аденил-9-ил)-пропионовая кислота (31) 3 - 97 284-286 ([10]:279-280) 0,59(А) 262 260 3.79 (4Н, т, СН 2-М+Н 2О), 434 (2Н, т, СН 2-СООН), 6.92 (2Н, с, МН2-экзо), 7.99 (1Н, с, С8-Н), 8.09 (1Н, с, С2-Н), 12.36 (1Н, с, СООН)
3- (6-бензиламино-пуринил-9-ил)- пропионсвая кислота (32) 3 75 219-221 0,52(А) 268 272 3.20 (2Н, т, СН2-СООН), 4.36 (4Н, т, СН 2-М), 4.69 (2Н, д, СН2-С6Н5), 7.15-7.34 (5Н, м, СбНз), 7.99 (1Н, с, С8-Н), 8.10 (1Н, с, МН)Д13 (1Н, с, С2-Н), 12.41 (1Н, с, СООН)
3- (6гморфолино-пуринил-9-ил)- пропионовая кислота (33) 3 59 229-231 (всда) 0,43(А) 274 279 3.69-3.71 (4Н, м, СН 2-14-0-12), 3.79 (2Н, т, СН 2-1М), 4.37 (6Н, т,СН2-О-СН 2+СН2-СООН), 8.04 (1Н, с, С8-Н), 8.17 (1Н, с, С2-Н), 12.36 (1Н, с, СООН)
3- (6гпиперидино-пуринил-9-ил)- прописновая кислота (34) 3 54 198-201 0,65(А) 274 285 1.70 (6Н, д, СН 2-СН 2-СН 2), 3.79 (2Н, д, СН 2-СООН), 4.36 (6Н, м, СН2-41-СН2+СН2-4), 7.99 (1Н, с, С8-Н), 8.13 (1Н, с, С2-Н), 12.31 (1Н, с, СООН)
метиловый эфир 3-(аденил-9-ил)- прописнсвой кивоты (35) 3 60 185-187 0,59(А) 260 264 2.91-2.94 (2Н, т, СН 2-СО), 3.59 (3Н, с, ОСН 3), 436-4.39 (2Н, т, СН 2-14), 7.05 (2Н, с, МН 2-экзо), 7.99 (1Н, с, С8-Н), 8.07 (1Н, с, С 2-Н)
метиловый эфир 3-(6-бензиламинопуринил-9-ил)-пропионсвой кислоты (36) 3 85 43-45 0,79(А) 266 268 2.92-2.95 (2Н, т, СН 2-С 6Н5), 3.59 (3Н, с, ОСН з),437-4.41 (2Н, т, СН 2-14), 4.71 (2Н, с, СН 2-СО), 7.15-7.35 (5Н, м, СбНз), 8.05 (1Н, с, С8-Н), 8.15 (1Н, с, N4), 8.24 (1Н, с, С2-Н)
Примечание.* В качестве системы элюентов использовались хлороформ: аммоний (Г)
нагревании в н-бутаноле или в воде [16]. Во всех случаях присоединение акрилонитрила к (6-12) протекало гладко без образования побочных продуктов (схема 2). Таким образом, был получен с хорошими выходами (60-90%) после кристаллизации и охарактеризован ряд новых 9-2-цианэтильных производных пурина (1319) (см. таблицу 1).
1>->-12 2,4,13 -19 СН2СН2™
Я: С1 -1, Д N1^ - 5, 4; ]МНСН2Аг - 6,13; Ы(СН3)2 - 7,14; Ы(С2Н5)2 - 8,15; ШСН2СН2ОН - 9, 16; МЩСН^СНз -10, 17, ТЧН(СН2)3ОН -11,1», ШСД, -12,19.
Схема 2
Кроме ключевых продуктов - (2) и (4), особого внимания заслуживает легкая доступность получения 6-бензиламино-9-(2-цианэтил)-пурина (13), который является промежуточным продуктом для синтеза потенциальных регуляторов роста растений.
При сравнении УФ спектров 6-диметил - и 6-диэти-ламино-9-(2-цианэтил)-пуринов (14, 15) видно, что
¡танол в соотношениях 10:1 (А); 15:1 (Б); 10:2 (В); 5% хлористый
значения максимумов поглощения близки (Лмакс (0,1Н-С1)=270±2 нм; Лмакс (0,1№0Н)=280±2 нм), и они совпадают с продуктом взаимодействия (2) с диметил(ди-этил)амином. Значения максимумов поглощения других 6-аминозамещенных 9-(2-цианэтил)-пуринов зависят от типа заместителя в 6-ом положении и находятся в пределах (Лмакс (0,1НС1)=263±3 нм; Лмакс (0,1№-ОН)=269±1 нм для (16-19); для (13) Лмакс (0,1Н-С1)=272 нм; Лмакс (0,1№0Н)=275 нм.
В спектрах ЯМР1Н (2, 4, 13-19) в ЭИБО <<6 характерным является наличие единичных протонов у всех 6-аминозамещенных 9-(2-цианэтил)-пуринов при С2-Н и С8-Н в виде синглетов в области: 8,05-8,72 м.д. и 7,96-8,68 м.д.; имеется два мультиплета цианэтильно-го радикала при 4,41-4,71 м.д. (4 протона). Положения химических сдвигов протонов и их интегральная интенсивность в (2, 4, 13-19) соответствуют структуре функциональных групп при С6 пурина, в частности для (13, 16-19) имеются сигналы 1\1Н-экзогруппы в диапазоне: 7,17-12,74 м. д. (в зависимости от типа заместителя при экзоциклической группе); бензильных и циклогексильных радикалов (13, 19) соответственно, в области 7,15-7,35 м.д. (5 протонов) и 1,20-1,93м.д.; 4,06 м.д. (11 протонов).
Следует отметить, что цианэтильная группа в №-положении аденина легко отщепляется при обработке
трет-бутоксидом калия и, таким образом, может служить защитной функцией при синтезе труднодоступных производных аденина [17-19]. Так, легко происходит элиминирование цианэтильной группы в Ы1-метил-и Ы1-бензил-9-(2-цианэтил)-аденине при нагревании с третбутоксидом калия в метаноле, при этом с высоким выходом получается 1-метил (или бензил)-аденин [20].
Хорошие результаты также были достигнуты при получении эфиров и амидов 3-(6-замещенных-пурин-9-ил)-пропионовых кислот взаимодействием с бутилакрилатом и акриламидом, представленных на схеме 3. Выходы продуктов (23-30) составили 60-90%. Н1-ЯМР-спектры бутиловых эфиров и амидов 3-(пурин-9-ил)-пропионовой кислоты (23-30) представлены в таблице 1.
Установлено, что алкилирование некоторых 6-ами-нозамещенных пуринов: аденина (5), 6-бензиламино-(6), 6-морфолино- (20), 6-пиперидино- (21) и 6-пирро-лидинопуринов (22) бутилакрилатом в кипящем про-паноле протекало гладко в течение 7-10 часов с высокими выходами (75-95%) соответствующих 6-амино-(23), 6-бензиламино- (24), 6-морфолино- (25), 6-пиперидино- (26), 6-пирролидино-9-(2-карббутоксиэтил)-пуринов (27). Полученные соединения (23-27) хорошо растворимы в большинстве органических растворителях, но не растворимы в воде; соединения (23, 24, 27) кристаллизовались из смеси ацетон/гексан и имели более низкие температуры плавления, чем исходные пурины; а (25, 26) представляли собой трудно кристаллизующиеся масла.
Продукты (28-30), идентичные амидам 3-(пурин-9-ил)-пропионовых кислот были получены аммонолизом бутиловых эфиров 6-замещенных 3-(пурин-9-ил)-про-пионовых кислот при нагревании в насыщенном водно-спиртовом растворе аммиака с выходом 70-75% (таблица 1). В литературе [13] описано получение лишь одного представителя - 9-(2-карбамидоэтил)-аденина (29) обработкой 9-(2-цианэтил)-аденина полифосфорной кислотой с выходами около 40%, а при гидролизе 9-(2-карбэтоксиэтил)-аденина выход 3-(аденин-9-ил)-пропионовой кислоты не превышал 34%.
Хорошие выходы ряда производных 3-(аденин-9-ил)-пропионовой кислоты были достигнуты кислотным гидролизом карбметокси(бутокси)-эфиров (23-26) и (35, 36) с получением соответствующих 6-амино-(31), 6-бензиламино- (32), 6-морфолино- (33), 6-пипе-ридино-пурин-9-ил-пропионовых кислот (34), которые кристаллизовались в чистом виде непосредственно из реакционной массы и их ИК-спектры имели характеристические полосы поглощения карбоксильной группы при 1730-1720 см-1 (схема 3).
Альтернативным путем синтеза (31) может служить конденсация аденина с р-пропиолактоном при щелоч-
V-!
1, 5, 6,20-22
.о
н2с=сн-с;
РЮН, РЮ№
1Х>
ном катализе (100°С, 2 часа) [21].
Успешно проведена реакция этерификации полученных 3-(6-замещенных пурин-9-ил)-пропионовых кислот действием тионилхлорида в абсолютном метаноле с образованием соответствующих метиловых эфи-ров (35) и (36) (схема 3), которые кристаллизовались из реакционной массы в виде гидрохлоридов, а затем действием бикарбоната переводились в свободные основания с выходами 60% (35) и 85% (36). Кроме того, эфир (35) был идентичен 9-(2-карбометоксиэтил)-аденину, полученному встречным синтезом из аденина и метилакрилата в диметилсуль-фоксиде при 60°С в течение 24 часов с выходом только не более 49%, так как получалась трудно разделимая смесь И7- и №-изомеров [19].
Изучение ЯМР1Н спектров 3-(аденин-9-ил)-пропио-новых кислот (31-34) и их эфиров (23-27, 35, 36) в ЭИБО d6 показало, что они отвечают приписываемым структурам (таблица 1): характерным является также появление в спектрах карбоксильной группы (СООН-) в виде уширенных синглетов в области 12,31-12,41 м.д; и исчезновение протонов метокси- и бутокси-групп в областях 3.59 и 0,8-2,9 м.д. исходного эфира.
Пропионовые кислоты (31-34) представляют собой амфотерные, высокоплавкие и труднорастворимые в органических растворителях соединения, которые очищались переосаждением из щелочных растворов кислотой. При попытке декарбоксилировать моногидрат 3-(аденин-9-ил)-пропионовой кислоты при нагревании выше 250°С и атмосферном давлении образуется аде-нин с отщеплением акриловой кислоты, так как происходит обратимая реакция Михаэля, катализируемая водой. В отсутствии кристаллизационной воды (31) термически устойчив [13].
Интересно отметить, что 3-(аденин-9-ил)-пропионо-вая кислота легко бромируется бромной водой в ацетатном буферном растворе при 20°С, при этом с выходом 52% образуется 3-(8-бром-аденин-9-ил)-пропионо-вая кислота [15], а в реакции с пентахлоридом фосфора дает соль соляной кислоты, которая при обработке триэтиламином в ДМФА образует полимер, содержащий аденин. В отличие от 3-(аденин-9-ил)-пропионо-вой кислоты 3-(аденин-7-ил)-пропионовая кислота при умеренном нагревании до 60°С циклизуется по экзо-аминогруппе с образованием 7,8-дигидро[1,4]-диазе-пино-[1,2,3-дЬ]-пурин-9(10Н)-она, что подтверждено взаимодействием аденина с акриловым ангидридом [19].
Таким образом, улучшен способ получения большого числа производных 3-(аденин-9-ил)-пропионовых кислот (нитрилы, эфиры, амиды), представляющих интерес в качестве потенциально биологически активных
ЗК НС1 к
О
я Я
к.Х > -—- к.Х;>
N
23-27
N11, СП.
N
О
ос4н9
31-34
V
он
314 НС1
N
35,36
О
ОМе
н^сн-с:
о-с4н9 м
РЮНСРКЖа/КзСОз)
¿О
о
(жн„
Я : С1 -1, 2», ЫН2 - 5,23,29, 31, 35; 1ШСН2Аг - 6,24, 30, 32, 3&,
N - 20,25, 33; " 21 > 26> 34'
28-30
27
Схема 3
веществ, как негликозидные аналоги пуриновых ну-клеозидов. Синтезированные 6-замещенные 3-(пурин-9-ил)-пропионовые кислоты и их эфиры являются дез-оксианалогами эффективного противовирусного препарата АНРА [5].
Для выявления наиболее перспективных из числа синтезированных производных аденина нами был осуществлен вычислительный прогноз их биологической активности, метаболизма и токсичности с использованием экспертной системы PASS версии 1.511. По данным прогноза у описанных выше производных аденина выявлена ингибирующая активность в отношении Cyclic AMP phosphodiesterase, Protein kinase, и поэтому с высокой степенью вероятности следует ожидать наличия выраженных противовирусных свойств (Poxvirus, Picornavirus, Papilloma, CMV), а также кардиопро-текторной и иммуностимулирующей активности.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР1Н растворов веществ в DMSO- de записывали на спектрометре WM-BRUKER с рабочей частотой 400МГЦ. Электронные спектры растворов соединений записывали на спектрофотометре Сф-26 в кварцевых кюветах (толщина слоя 1 см., концентрация веществ в растворе 10-4 -10-5 моль/л). Индивидуальность синтезированных соединений установлена тонкослойной хроматографией на пластинах Sorbfil UV 254, детекция в УФ свете. В качестве системы элюен-тов использовались хлороформ:метанол в соотношениях 10:1 (A); 15:1 (B); 10:2 (С); 5% хлористый аммоний (D). Температура плавления определена на приборе для измерения температуры плавления ПТП (г. Клин).
6-хлор-9-(2 -цианэтил)-пурин (2). К смеси 3 г (0,02 моль) 6-хлорпурина (1), 30 мл (0,45 моль) пропа-нола и 0,17 г (0,001 моль) К2СО3 при перемешивании, медленно прибавляли при 105°С 3,3 мл (0,05 моль) акрилонитрила, разбавленного эквивалентным количеством пропанола. Перемешивание поддерживали при 115-120°С до полного исчезновения (1) (контроль ТСХ). В общей сложности, время реакции составило 7 часов. Реакционную массу охладили, перемешивая на ледяной бане, отфильтровали и промыли пропанолом (2 x 5 мл). После кристаллизации из этилацетата продукт сушили до постоянного веса для разрушения сольвата и получали 4.6 г (83%) (2) в виде светло-желтых кристаллов; хроматографически однороден Rf 0,45 (С), т. пл. 142-143°С ([10]: т. пл. 143-145°С; Лмакс (0,1 HCl)=266 нм).
9-(2-цианэтил)-аденин (4) (или 6-амино-9-(2-цианэтил)-пурин). Синтез осуществлялся по аналогии с (2), при том же мольном соотношении. Растворение исходного аденина (5) наблюдалось спустя 3 часа. Перемешивание поддерживали при 115-120°С до полного исчезновения (5) (контроль ТСХ). Затем реакционную массу охлаждали до 80°С и в горячем виде отфильтровывали для удаления небольших количеств непрореагировавшего (5), а маточный раствор охлаждали ледяной водой. Осадок отфильтровывали, промывали абс. пропанолом (15 мл), сушили до постоянного веса при 50°С и перекристаллизовывали из ме-тилцеллозольва. Получали 3.6 г (80%) (4) в виде бесцветных кристаллов; хроматографически однороден Rf 0,60(А); т. пл. 253-255°С (лит. т. пл. 250-252°С). Дополнительно получали еще 1.3 г (4) при упаривании метилцеллозольва. Суммарный выход (4) составил 88%.
6-аминозамещенные - 9-(2-цианэтил)-пури-ны (13-19) получали аналогично 9-(2-цианэтил)-аде-нину (4). Результаты синтеза представлены в таблице.
6-аминозамещенные - 9-(2-карббу-токсиэтил)-пурины (23-27). К суспензии 6-аминоза-мещенного пурина (5, 6, 20-22) в пропаноле медлен-
но прикапывали 50%-й раствор бутилакрилата в пропаноле (при мольном соотношении пурин : бутилакри-лат - 1 : 2,5) при 105°С , добавляли натрий (1-1.5 % от количества субстрата). Смесь нагревали при перемешивании при 115-120°С. После завершения реакции (контроль ТСХ) отгоняли в вакууме избыток бутилакри-лата и пропанол, остаток в виде густого масла (или твердого вещества) промывали декантацией небольшим количеством гексана и кристаллизовали из серного эфира при длительном охлаждении в холодильнике. Осадок отфильтровывали, промывали небольшим количеством гексана, сушили до постоянного веса. Результаты синтеза приведены в таблице.
6-амино-9-(2-карбамидоэтил)-пурин (29). К смеси 2 г (0,015 моль) аденина (5), 2,1 г (0,03 моль) амида акриловой кислоты в 23 мл абс. пропанола добавляли 40 мг натрия и кипятили при перемешивании в течение 7 часов при 115-120°С до исчезновения (5) (контроль ТСХ). Полученный продукт отфильтровывали, промывали небольшим количеством пропанола (10 мл) и сушили до постоянного веса. Получали 2,9 г (98 %) (29) в виде бесцветных кристаллов; хроматографически однороден Rf 0,53 (а); т. пл. 250-252°С ([13]: т.пл. 255-260°С).
Аналогично получали 6-хлор-9-(2-карбамидоэтил)-пурин (28) и 6-бензиламино-9-(2-карбамидоэтил)-пу-рин (30) (таблица).
3-(Аденин-9-ил)-пропионовая кислота (31) и ее метиловый эфир (35). К 3,45 г (0,01моль) 6-ами-но-9-(2-карббутоксиэтил)-пурина (23) добавляли 80 мл 3N соляной кислоты, при перемешивании кипятили в течение 3-х часов при 120°С до полного исчезновения исходного соединения (контроль ТСХ). Нейтрализовали реакционную массу твердым гидроксидом натрия до pH=10, а после, с помощью 3N соляной кислоты, доводили до pH=3. Отфильтровывали, промывали водой (2х10мл), сушили до постоянного веса. Получали 2,7 г (97%) (31) в виде бесцветных кристаллов; хроматографически однороден Rf 0,59 (А); т. пл. 284-286°С.
К охлажденной до -20°С суспензии 1 г (0,003 моль) (31) в 15 мл абс. метанола при перемешивании медленно добавляли 0,84 мл (0,012 моль) хлористого тионила. После этого реакционную массу выдерживали при -20°С в течение 1 часа, смесь оставляли при комнатной температуре на сутки. Реакционную массу нагревали в течении 1,5 часов при 40-50°С, затем охлаждали и отфильтровывали. Осадок с помощью ледяной воды (10 мл) переносили в стаканчик и к полученному раствору с рН<1 по каплям прибавляли 10%-раствор соды до рН 5. В процессе нейтрализации происходило образование пенообразного осадка, который отфильтровывали, промывали ледяной водой и небольшим количеством серного эфира, сушили до постоянного веса. Получали 0,6 г (60 %) (35) в виде бесцветных кристаллов; хроматографически однороден Rf0,79 (А); т. пл. 43-45°С.
Аналогично получали 3-(6-бензилпурин-9-ил)-про-пионовую кислоту (32) и ее метиловый эфир (36), 3-(6-морфолино-пурин-9-ил)- и 3-(6-пиперидино-пурин-9-ил)-пропионовые кислоты (33, 34) (таблица).
Литература
1. Kraevsky A.A., Watanabe K.A. Modified Nucleosides as Anti-AIDS drugs: Current Status and Perspectives. Moscow: Bioinform, 1983. P. 98.
2. Hakimelahi G. et al. Design, synthesis and biological evaluation of novel nucleoside and nucleotide analogues as agents against DNA viruses and /or retroviruses // J. Med. Chem. 2001. V. 44. P. 3710-3720.
3. Крицын А.М., Флорентьев В.Л. Синтез неглико-зидных аналогов нуклеозидов // Биоорганическая химия. 1977. Т. 3, № 2. С.149-170.
4. Kraevsky A.A., Watanabe K.A. Modified Nucleosides as Anti-AIDS Drugs: Current status and Perspectives. Moscow: Bionform, 1993. 211c.
5. Dalakova P. et al. Synthesis and immunobiological activity of base substituted 2-amino-3-(purin-9-yl)-pro-panoic acid derivatives // Bioorg. Med. Chem. 2005. V. 13. P. 2349-2354.
6. De Clercq E., Holy A. Alkyl esters of 3-adenin-9-yl-2-hydroxypropanoic acid: a new class of broad-spectrum antiviral agents // J. Med. Chem. 1985. V. 28. P. 282-287.
7. Schultze L.M. et al. Practical synthesis of the anti-HIV Drug, PMPA // Tetrahedron Letters. 1998. V. 39. P. 1853-1856.
8. Рацино Е.В., Радченко С.И. Реакция гипоксантина и его аналогов с акрилонитрилом в жидком аммиаке // ЖОХ. 2001. Т. 71. Вып. 10. С. 1757-1758.
9. Lister J.H. Fused Pyrimidines. Part II. The Purines / Ed. by Brown D.J. London: Wiley-Interscience, 1971. 655 p.
10. Baker B.R., Tanna M. A Michael addition with 6-chloropurine // J. Org. Chem. 1965. V. 30. P. 2857-2858.
11. Becker I. Preparation of derivatives of 1-(2-pyrimidinyl)piperazine as potential antianxiety, antidepressant and antipsychotic agents // J. Heterocyclic Chem. 2008. V. 45. № 4. P. 1005-1022.
12. Способ получения ацикловира: пат. 2111967 Рос. Федерация. № 96119200/04; заявл. 26.09.96; опубл. 27.05.1998.
13. Lira E.P., Huffman C.W. Some Michael-type reactions with adenine // J. Org. Chem. 1966. V. 31. Р. 21882191.
14. Crippa S. et al. Characterisation of adducts of nucleic bases and acrylic monomers // Gazzetta Chimica Italiana. 1993. V. 123. № 4. P. 197-203.
15. Поритере С.Е., Паэгле Р.А., Лидак М.Ю. Образование (аденил-9)-ы-цианалканов из (аденил-9)-а-ами-нокислот // ХГС. 1982. № 4. С. 539-541.
16. Окунева Ю.Д., Пискунова О.В., Студенцов Е.П. Синтез и свойства амино-, меркаптопуринов, их ну-клеозидов и псевдогликозидных аналогов / Химия и химическая технология в XXI веке: тез. докл. VIII Все-рос. научно-практ. конф. студ. и аспирантов г. Томск 14-15 мая 2007 г. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. С. 150.
17. Pappo D., Shimony S., Kashman Y. Synthesis of 9-substituted tetrahydrodiazepinopurines: studies toward the total synthesis of asmarines // J. Org. Chem. 2005. V. 70. P. 199-206.
18. VikA. [et al]. Antimicrobial and cytotoxic activity of agelasine and agelasimine analogs // Bioorg. Med. Chem. 2007. V. 15. P. 4016-4037.
19. Brahme M. Some intramolekular Michael additions of adenine derivatives // J. Heteroc. Chem. 1985. V. 22. Р.109.
20. Lira E.P. A convenient route to 1-substituted adenines // J. Heterocyc. Chem. 1968. V. 5. P. 863.
21. Kondo K., Miyata M., Takemoto K. Synthesis of carboxylic acid derivatives of adenine and theophylline // Bull. Chem. Soc. Japan. 1971. V.44. P. 2554-2555.
