CC BY
12УДК 547,979.733
А*А*Кородева, ЛЛЫСарманова, Д.В.Белых, А.В.Кучин
СИНТЕЗ ПРЕНИЛИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ХЛОРИНА Е6
(Институт химии коми НЦ УрО РАН) Е-таП кагтапоуа-1р@с1]еш].кот1зсл'и
Реакцией нуклеофильиого замещения у 13 атома углерода метилфеофорбида (а) при его взаимодействии с Аг~нолипренияэтияендиамином получен 13-№(аминожшл)-М~{по-лшгренил)-амид-15,17-диметилового эфира хлорина еь*
ВВЕДЕНИЕ
Синтез функциональных производных поли пренолов (РРге) - важная и интересная задача на пути разработки лекарственных препаратов. РРге - алифатические полиненасыщенные терпе-новые соединения, сформированные из стерео-специфической «го лова-к-хвосту» комбинации изопреиовых единиц
РРге входят в состав клеточных мембран тканей про- и эукариотов в виде свободных спиртов, эфиров карбоновых кислот или фосфоршхи-рованных производных, В живых тканях содержание полиизопреноидов колеблется от 0,004 % (к весу ах.с\) у млекопитающих до 2 % - у растений
[1]. Для каждого биологического объекта характерен свой набор гомологов РРге, действующих в химических трансформациях как индивидуальное вещество. Для тканей млекопитающих - это по-липренолы с длиной цегш 16-23 изопреиовых единиц и насыщенным а-звеном (п = 2, т = 13-20, } - 1 )5 так называемые долихолы (Оо1). Для растений это бетулапренолы (п = 2, ш - 3-5, j = 0 ), РРге древесной зелени (ДЗ) ели (п ^ 2, т = 1Ы5= 0).
Сравнительно хорошо изучена биологическая активность фосфорилированиых производных РРге, которая заключается в переносе гидрофильных частиц через клеточную мембрану в ходе биосинтеза пшкопротеинов и пептидогликанов
[2]. Роль РРге и Оо1 в свободно-спиртовой форме еще определяется в процессе исследований. Тем не менее запатентовано применение данных соединений в качестве противоязвенного, противовирусного [3] и иммуномодулирующего средств [4], а также стимулятора роста растений [5]. Установлено, что ряд синтетических производных по-липренодов (полипреиилуксусные кислоты, кар-бонил- и аминопроизводные) проявляют гепато-протекторные, гипотензивные, противоопухолевые и противоязвенные свойства [6-8]. При этом
отмечается низкая токсичность полиизопреноид-ных соединений (ЬО50 - 4000 мг/кг внутрь для крыс) [6],
Нужно отметить, что пренилированные производные различных классов соединений широко распространены в природе. Примерно 0,5 % белков человеческого организма несут фарие-зильный или геранилгеранильный остаток, присоединенный к БН-группе аминокислоты цистеи-на, находящейся на конце белковой молекулы. Недостаточное прснштарование белков является причиной хориодермии - болезни, приводящей к слепоте, а также способствует индукции рака прямой кишки и поджелудочной железы [9]. Природные пренилированные производные ароматических соединений присутствуют в составе компонентов многих живых организмов [10-13], Как правило, эти соединения обладают противовоспалительной и антиоксидантной активностью. По-лнизопреноидные цепи иногда выступают в роли яипидного «якоря»,, с помощью которого молекулы белков или других соединений удерживаются на мембране. Группа коферментов с изопреноид-ньш якорем включает убихинон (кофермент содержащий 6-10 изопреиовых звеньев), пласто-хиион (9 изопреиовых звеньев) и менахинон (витамин К2, 4-6 изопреиовых звеньев), В молекуле хлорофилла в 17 положении тетрапиррольного гетероцикла также имеется липидный якорь в виде остатка фитила, при посредстве которого осуществляется пространственная организация пигментов в природных фотосинтетических системах, Из морских отложений выделены производные феофорбида (а) и пирофеофорбидв (а) с фу-коксантиновыми и стероидными заместителями 17 атома углерода порфиринового цикла [14]. При этом установлено [15], что наличие полипрениль-ного заместителя увеличивает биологическую активность некоторых веществ ароматического ряда.
Проанализировав биологическую активность производных хлорофилла, мы в данной работе впервые сделали попытку получения прени-
лированного производного хлорина е6. На наш взгляд, преншшрование производных хлорофилла» в частности хлорина е6, представляется перспективным по нескольким причинам. Хлорин е6 рассматривается как основной компонент фотосенсибилизатора (ФС) для фотодинамической терапии раковых заболеваний. Требования, предъявляемые к веществам подобной направленности, предусматривают среди прочих, низкую токсичность и эффективность воздействия на раковые клетки [16]. Согласно проведенным исследованиям, хлорин еб [17] и полипренолы не являются токсическими веществами. Поэтому можно было бы предположить, что продукт синтеза этих соединений также будет обладать низкой токсичностью. Кроме того показано [18-20], что липофилъ-ность производных хлорофилла влияет на эффективность противораковых препаратов. Введение РРге заместителя» благодаря своей мембранной активности, может исполнять роль вектора для обеспечения доставки соединения к клеткам -мишеням, модифицировать липофильность препарата и, возможно, коррелировать иммунный статус. С этой точки зрения полипренильный заместитель в молекуле хлорина е6 представляет интерес как модификатор противоопухолевой активности.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Синтез ]3~^-(аминоэтил)-!\-(полш1ре-нил)-амида-15,17-диметилового эфира хлорина е6
Для синтеза пренилированиого амида хлорина е6 использовали полипренолы С30-С55 и С55-С75 и метилфеофорбид (а), которые мы выделили из растительного сырья [21, 22]. Синтез осуществлен в два этапа: на первом получены аминопроизводные РРге с этилендиамином, на втором проведено их взаимодействие с метилфе-офорбидом (а).
Синтез ' -бисдиполипренилэтиленди-
амина и М-полипренилэтиленднамина
И ~~"%1'к-у-» -ЧАл^У'К-¡.рг^М'г.-_
й
12 з *
ы
trans
as
а
Дня бетушпренолов гтг=3-5, для полипреиолон т ДЗ ели
Ш-1М5
а -- МпСк, гексаи; Ь- (ИН^СН^ абс. беизшг; с - ]^аВН4? этанол.
В этой часта синтеза полипренолы 1 были окислены активным оксидом марганца до поли-преналей 2, затем воздействием 25-кратного избытка этилендиамина получены имины, которые
in situ восстановили NaBHL* до аминов. Продукты реакции - N-полипренилэтилендиамин 4 и бисдиполипренилэтилендиамин 3 получены в соотношении -2/L Строение полученных аминов подтверждено хроматографически и спектрально, ИК спектр соединения 4 характеризуется полосами поглощения валентных колебаний связи N-H в области 3312 см"1, деформационных колебаний связи N-H в области 1576 см'1 и валентных колебаний связи С-Н в области 1092 см"1. §Н-ЯМР спектр содержит мультиплеты метиденовых протонов этилендиамина - 2.55-2Л0 м.д., а также сигнал метиленовых протонов а-звена полипре-нильного фрагмента, связанного с аминогруппой в области 3.03 м.д.
Реакция взаимодействия N-полипренил-этиленднамина с метилфеофорбндом (а)
Далее проведено взаимодействие N-поли-пренилэтилендиамина с метилфеофорбидом (а). Это взаимодействие проходит гю реакции нук-леофильного замещения при 13(1) атоме углерода метилфеофорбида(а) с раскрытием экзоцикла Е :
н
со>сн
СО>СН, СОСИ* COj СИ <
Раскрытая экзоцикла Е метширеофорбида (а), В результате взаимодействия метилфео-форбида (а) с аминами образуются амиды хлорина
'щ
ТГФ. Т
СОзСЩ
COgCHs
5 6
Синтез 13-Ы- (аминоэтил)-№(полипренил)-амида -15,17- диметилового эфира хлорина е6.
Реакция метилфеофорбида (а) 5 с Ы-гюли-пренилэтилендиамином 4 привела к образованию третичного 13-Ы-(аминоэтил)-К-полипренил амида -15,17- диметилового эфира хлорина ес с выходом 53 %.
Структура 13-Ы-(аминоэтил)-М-(полипре-нил)-амида-15 Д 7-диметилового эфира хлорина е6 6 была охарактеризована методами ИК- и 1Н-ЯМР спектроскопии. В области 1636 см 1 ИК спектра наблюдается полоса валентных колебаний С=0 амидной группы. Отсутствие сигнала Ы-Н протонов в области 6.9-7 м.д. 'Н-ЯМР спектра» а также наличие удвоенного набора сигналов аир метановых протонов порфиринового цикла в области
9-10 м.д. свидетельствует об образовании третичного амида.
В электронном спектре поглощения амида 6 присутствует полоса пог лощения в области 662.50 им, что важно для получения фотосенсибилизаторов. Скрининг физиологической активности, проведенный по программе PASS, разработанной в Институте биомедицинской химии им. Ореховича, с большой долей вероятности прогнозирует фото-сенсибилизирующие, радиопротекторные и противоопухолевые свойства амида 6.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Выделение полипренола и метилфео-форбида (а) из растительного сырья
Полипренолы С30-С55 были выделены из нейтральной части сульфатного мыла (СМ) (побочного продукта варки целлюлозы), полипренолы С55-С75 - из древесной зелени (ДЗ) ели по разработанной нами методике [21], Метилфеофорбид (а) получен при выделении из крапивы по методи-
А дсорбционная хроматография. Нейтральные вещества (HB) сульфатного мыла разделены на колонке АСК 1,0x0.015 м системой растворителей возрастающей полярности (петролей-ный эфир /диэтиловый эфир) (п.зУ д.э.)> Полипренолы СМ С30 - С45 выделены элюентом п.э./д.э.-9/l (v/v).
Нейтральные вещества ДЗ ели разделены на колонке АСК 1,0x0,015 м системой растворителей возрастающей полярности (пл./д.з,). Полипренолы ДЗ ели (С55 - С75) выделены элюентом 95/5.
Контроль за ходом разделения осуществляли тонкослойной хроматографией (ТСХ) в системе растворителей гексан/дл.^3/1; проявитель -раствор КМ11О4 с добавлением H2S04>
Омыление нейтральных веществ ДЗ ели и ДЗ пихты проводили спиртовым раствором КОН по известной методике [23].
Общие аналитические методы
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) использовалась для экспресс-анализа содержания РРге в концентрате нейтральных вещества для определения состава гомологов.
ВЭЖХ для экспресс-анализа содержания РРге в концентрате нейтральных веществ проводили на приборе «Милихром-1» на колонке с нормальной фазой Silasorb 600 64x2 мм системой растворителей гептан/диоксан 95/5 (v/v) с использованием УФ детектора при Х-214 им.
ВЭЖХ анализа распределения гомологов проводили на приборе «Милихром-1» на колонке с обращенной фазой Separon Ctg 64x2 мм систе-
мой растворителей этанол/диоксан 95/5 (у/у).
ИК-спектры снимали на приборе Спекорд
М-80,
Спектры ГН-ЯМР снимали на приборе Вшкег АМ-300.
Спектры пС-ЯМР снимали на приооре Вгикег АМ-75.
Спектры ЭП снимали на приборе IIV ~1700,
Методики проведения реакций Окисление полипренолов. К раствору 3,56 г (3,56 ммоль) полипренолов С55-С75 в 50 мл гексана добавили 70 г активного Мп02. Реакционную смесь перемешивали на магнитной мешалке при температуре 68 °С в течение 3 часов, Реакционную смесь охладили до комнатной температуры, после чего отфильтровали, осадок промыли гекса-ном 3x20 мл, фильтрат высушили безводным Ма2304 и затем упарили на роторном испарите. Получили 3,17 г темно-желтого масла. Полипре-нали 2 очищали на колонке ЗЮ2 100/400 40x1,5 см элюентом п.э./д.э.=98/2.
ИК спектр соединения 2 (КВг, см"1): 850, 1040, И00, 1390, 1450, 1632, 1684 (С=0), 2740-3040.
Спектр 'Н (5, м.д.) 2: 1.60(уш.с., с/у-Ме); 1.69 (уш.с., *«им-Ме); 1.85-2.2 (м., СН2); 2.13 (МеС(З')); 5.04 (м, НС=); 5.85 (уш. д., НС(2), 3 -8.4 Нг); 9.93 (д., НТО, 5.04 (м, НС=); 5.85 (уш. д., НС(2), 8,4 Нг)).
Синтез ЫМ'-бисдиполипренилиденэттен-диамина и И-полипренилиденэтшендшшина. К 1,7 г (1.7 ммоль) полипреналей 2 С55-С75 в 5 мл абсолютного бензола добавили 2 г Ка2504 (б/в), далее при перемешивании в реакционную смесь добавили 2,55 г (4,25 ммоль) (>Ш2СН2)2. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 8 часов, после чего отфильтровали и фильтрат упарили на роторном испарителе. Получили 3,86 г полипренилиминов в виде темно-желтого масла.
Восстановление N. N'- 6нсд и пол ипреншш-денэтилендиамина и М-полипренилиденэтжен-диамина до N. N '-бисдиполипренилэтилендиамина и М-полипреншэтшендиамииа. К 0,8 г ЫаВЩ добавили 4.3 мл сухого этанола и перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре 20 минут до образования однородной суспензии, к которой далее прикапывали раствор 3.86 г им и на в 10 мл сухого этанола. Реакцию проводили при перемешивании в течение 3 часов при комнатной температуре с последующим нагревом реакционной смеси до 60°С и перемешиванием в течение 3 часов. Реакционную смесь промыли водой и 5%-ным водным раствором ЫаОН, проэкстрагировали диэтиловым эфиром, эфирный экстракт сушили
М§304 (б/в). После отгонки растворителя получили 1,29 г' темно-желтого вязкого масла. Смесь разделяли адсорбционной хроматографией на колонке 3102 100/200 (ЗОх 1,5 см) элюентом хлороформ/метанол с возрастающей долей метанола (от 5 до 15 объемных %). В результате получено 0,28 г М,М'-бисдиполипренилэтилендиамина 3 и 0,47 г К-полипренилэтилендиамина 4.
ИК спектр соединения 4 (КВг, см"1): 760, 840, 886, 1052, 1094, 1380, 1454, 1576, 1670, 2800-2976, 3096, 3304.
Спектр 'Н (5, м.д.) 4: 1.60(уш,с., т-Ме); 1.69 (уш.с., ггат-Ме); 1.85-2.2 (м., СН2); 2.55-2.70 (м., К2-Ы-СН2-СН2-М-Я2 ); 3.03 ( д., РРге-СНз-Ш,, J = 6.4 Нг); 5.04 (м, НС=); 5.4 (т., НС(2), 3 = 6.5 Нг).
Синтез 13-И-(аминоэтил)-Ы-полипрент-амида -15,17- диметилового эфира хлорина е*. К раствору 0,38 г (0,37 ммоль) Н-полипре-нилэтилендиамина в 2 мл ТГФ небольшими порциями при перемешивании добавили 0,06 г (0,0923ммоль) метилфеофорбида (а), добавили к реакционной смеси 0,2 мл пиридина и перемешивали при температуре 50 "С в течение 24 часов. Реакцию контролировали ТСХ (система растворителей- СС14/ацетон=5/1). Продукты реакции разделяли адсорбционной колоночной хроматографией на колонке $Ю2 100/200 (30x1,5 см) элюен-тами: ССЦ/ацетон = 10/1; хлороформ/метанол = 80/1; 70/1; 60/1; 50/1. Выделено 0,095 г амида хлорина е6 в виде темно-зеленого вязкого масла.
ИК спектр соединения 6 (КВг, см"1): 736, 850, 988, 1028, 1068, 1172, 1246, 1380, 1452, 1506, 1636, 1670, 1738,2800-2976, 3448.
ЭСП 6 (С2Н5ОН, X, нм): 662; 499; 399.50
(Соре).
Спектр 'Н-ЯМР(6, м.д.) 6:
сигналы полипренильного фрагмента:
1.60 (уш.с., сй-Ме); 1.69 (уш.с., Ме); 1.85-2.2 (м„ СН2); 2.55-2.70 (м., Е3-М-СН2-СН2-М-); 3.03 ( д., РРге-СНз-Жз, J = 6.4 Нг); 5.04 (м, НС=); 5.4 (т., НС(2), У= 6.5 Нг);
сигналы порфиринового цикла: 3.4 (ЗН, е., Н-21); 8.0-8.2 (2Н, Н-31); 6.3-6.4 (2Н, Н-32, trans); 6.1-6.2 (2Н, Н-32, eis); 9.35-9.70 (1Н, е., Н-5); 3.19 (ЗН, е., Н-71); 3.61 (2Н, м., Н-8); 1.68 (3Y, м„ Н-82); 9.35-9.52 (1Н, Н-10); 3.65 (ЗН, Н-121); 6.28 (2Н, Н-151); 3.91 (ЗН, Н-15д); 4.22 (1Н, м., Н-17); 2.20-2.39 (4Н, м., Н-171, Н-172); 3.59 (ЗН, Н-174); 4.48 (1Н, м„ 11-18); 1.84 (ЗН, Н-181); 8.81-8.88 (1Н, Н-20).
ЛИТЕРАТУРА
1. Onislii Т. et al. Pat US №4603208. 29.07.1986.
2. Григорьева Н.Я., Моиееенков A.M. Хим.-фарм.журн.
1989. №2. С 144.
3. Сафатов A.C. и др. Пат. РФ № 2189231. 20.09.2002.
4. Рощин В.И. Пат. № РФ 2137479. 20.09.1999.
5. Know Song-Ryong. Pat. № WO 02074081. 26.09.2002.
6. Серебряков Э.П,, Нигмагов А.Г. Хим.-фарм. жури.
1990. №2. С. 104.
7. Салимова Е.В, и др. ХПС.2003. N° 3. С.238.
8. Салимова Е.В. и др. ХПС. 2003. № 3. С.2242.
9. Семенов A.A. Очерк химии природных соединений. Новосибирск: Наука, 2000. 664 с.
10. Makabe Н. et al. Bioscä., Biotechnol. Biochem. 2003. V.67. N 9. P. 2038-2041.
11. Стоннк B.A. Успехи в изучении природных соединений. Владивосток: Дадьнаука, ! 999. 222 с.
12. Spino С. et а!. 1995. V. 38. № 1. Р. 233-236.
13. Gil В. et аЦ Eur. Journ. Pharm. 1995. V. 285. P. 281-288.
14. Goeriekc R. et al. Geochim. Cosmoch. Acta. 1999.V. 63. № 18. P. 2825-2834.
15. ItoCetal. J. Nat. Prod. 2001. V. 64. P. 147-150.
16. Миронов А.Ф. Успехи химии порфириноа. 2000. Т. I, С. 357-374.
17. Петров П.Т., Исаков Г.А. Тезисы докладов на IX Международной конференции по химии порфиринов и их аналогов, 8-12 сентября 2003. Суздаль.
18. Henderson B.W. et aL Cancer res. 1997. V. 57. P. 4000-
4007.
19. Rungta A. et al. Bioorg. & Med. Chem. Let. 2000. V.10. P. 1463-1466.
20. Reddi E. i. Photochem. Photobiol. B. 1997. V. 37. P. 189-195.
21. Королева A.A., Карманова Л.П., Кучин A.B. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2005. Т. 48. Вып.З. С.97-99.
22. Кучин A.B., Карманов® Л.П., Белых Д.В. Пат. РФ № 2180342. 24.03 1999.
23. Swfezewska £., ChojnackiT, Phyochem. 1991 N 1. P.267.
