НацIональна академія наук України

Фiзико-хiмiчний iнститут iм. О.В. Богатського

Сідорова Катерина Олександрівна

УДК 547.455.623’233.1

Синтез і модифікація глюкозамінідів

02.00.10 - біоорганічна хімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Одеса - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі органічної хімії Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського, Міністерство освіти та науки України.

Науковий керивник - | доктор хімічних наук, професор,

Земляков Олександр Євгенович,

Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського,

професор кафедри органічної хімії.

Офіційні опоненти: | доктор хімічних наук, професор,

Давиденко Тетяна Іванівна,

Фiзико-хiмiчний iнститут iм. О.В. Богатського НАН України,

провідний науковий співробітник;

кандидат хімічних наук,

Данилова Олена Іванівна,

Одеська національна академія харчових технологій,

Міністерство освіти та науки України,

старший науковий співробітник

Провідна установа - | Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, кафедра органічної хімії.

Захист відбудеться “ 26 ” січня 2004 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.219.02 при Фiзико-хiмiчному iнституті iм. О.В. Богатського НАН України (65080, Одеса, Люстдорфська дорога, 86).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фiзико-хiмiчного iнституту iм. О.В. Богатського НАН України.

Автореферат розісланий “ 20 ” грудня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, кандидат хімічних наук,

старший науковий співробітник |

Л.О. Литвинова

Загальна характеристика роботи

Актуальність дослідження. Одним з найважливіших напрямків хімії аміноцукрів є розробка методів побудови глікозамінідного зв'язку, оскільки головною формою існування вуглеводів у природі є сполуки з глікозидним зв'язком. Синтез глікозидів 2-аміно-2-дезоксицукрів на відміну від нейтральних сахаридів має ряд істотних особливостей, що обумовлено находженням аміногрупи в безпосередній близькості до глікозидного центру. Найбільш поширеними методами О-глікозамінідування є оксазоліновий синтез і різні варіанти методу Кенігса-Кнорра - взаємодія ацилгалогеноз із спиртами і фенолами в присутності акцепторів галогеноводню: оксид і карбонат срібла або ацетат, ціанід, бромід ртуті(II). Проте, не дивлячись на те, що методи можуть вважатися достатньо добре розробленими, у кожному конкретному випадку часто виникає необхідність знаходження оптимального методу і спеціальних умов реакції.

При вирішенні завдання спрощення схеми отримання глікозидів мурамоїлдипептиду на кафедрі органічної хімії ТНУ була встановлена можливість проведення синтезу глікозидів N-ацетил-D-глюкозаміну при використовуванні найпростішого і доступного глікозил-донору – 2-ацетамідо-3,4,6-три-О-ацетил-2-дезокси--D-глюкопіранозилхлориду у присутності нового промотору - йодиду ртуті(II) (Земляков А.Е. и др. // ХПС. - 1996. - С. 367). Раніше HgI2 застосовувався тільки для транс-глікозидування похідних нейтрального цукру D-маннози. Крім того, в цьому випадку основним продуктом був ортоестер. Проте, основні чинники, що впливають на процес синтезу глюкозамінідів, і синтетичні можливості реакції глюкозамінідування за методом Кенігса-Кнорра у присутності HgI2 залишилися невивченими.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася згідно з координаційними планами Міністерства освіти та науки України в межах кафедральних досліджень ТНУ за програмою “Вивчення будови і біологічних властивостей вуглеводів та вуглеводовмісних сполук і біополімерів” (№ Держ. реєстрації 0197U001964 - 1996-2000 рр.).

Мета та завдання дослідження. Метою роботи є розробка нового варіанту синтезу глікозидів N-ацетилглюкозаміну, як синтонів для отримання гліколіпідів, спейсерованих глюкозамінідів і глікозидів N-ацетилмурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити ряд завдань:

1. Здійснити з використанням йодиду ртуті(II), як промотора реакції Кенігса-Кнорра, синтез 1,2-цис- і 1,2-транс-глікозидів N-ацетил-D-глюкозаміну з агліконами різної будови і природи.

2. Оцінити вплив ряду чинників (розчинник, температура реакційного середовища, кількість промотору, структура глікозил-донору) на перебіг реакції глікозилювання.

3. Виявити синтетичні можливості даного варіанту реакції глікозилювання, зокрема для синтезу і модифікації дисахаридів, ліпофільних і спейсерованих глюкозамінідів, глікозидів мурамоїлдипептиду.

Наукова новизна одержаних результатів.

· Встановлено умови переважного отримання - і -глікозидів N-ацетил-D-глюкозаміну при глікозилюванні спиртів 2-ацетамідо-3,4,6-три-О-ацетил-2-дезокси--D-глюкопіранозилхлоридом в умовах реакції Кенігса-Кнорра у присутності промотору – йодиду ртуті(II).

· В умовах реакції, що вивчалась, виявлена регіо- і стереоселективність глікозилювання 4,6-діольних похідних N-ацетил-D-глюкозаміну перацетатом -D-глюкопіранозилхлориду і стереоселективність глікозилювання спиртів перацетатом N-фталоїл-D-глюкопіранозилхлориду.

· Разроблено методики синтезу 1,2-цис- і 1,2-транс-глюкозамінідів на основі спиртів різноманітної будови: аліфатичних, аліциклічних, стероїдного, адамантил- і арилалканолів, -хлорспиртів.

· Одержано новий глікозид мурамоїлдипептиду - метиловий естер -2-(нафтил-1)-етил-N-ацетил-мурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну, вивчено його імуностимулюючі властивості.

Практичне значення одержаних результатів.

· Разроблені методики синтезу діастереомерних глюкозамінідів з агліконами різноманітної будови можут бути використанні для одержання нових синтонів у вуглеводному синтезі: дисахаридів, гліколіпідів, спейсерованих глюкозамінідів, глікокон'югатів.

· Синтезовані глікозиди N-ацетил-D-глюкозаміну є передумовою для проведення досліджень з отримання і вивчення біологічної дії значної групи - і -похідних мурамоїлдипептиду, створення нових імуностимуляторів.

Особистий внесок дисертанта. Робота в цілому, за винятком біологічних випробувань, виконана дисертантом самостійно. Особистий внесок автора в роботи, які виконані в співавторстві, полягає у виконанні синтетичного експерименту, аналізі і трактуванні отриманих результатів, формулюванні висновків. Співавторами робіт є О.Є. Земляков, В.Я. Чирва, В.О. Кур?янов (визначення напрямку дослідження, вибір об’єктів синтезу, керівництво експериментом і участь в узагальненні результатів), В.В. Цикалов і Т.О. Чупахіна (синтез похідних МДП і глікозидів N-ацетилглюкозаміну, які не включені до дисертації).

Апробація роботи. Основні результати роботи було представлено на професорсько-викладацьких конференціях СДУ, а також на 2 Міжнародному симпозіумі з хімії природних речовин (Туреччина, Ескішехир, 1996), XVIII Українській конференції з органічної хімії (Дніпропетровськ, 1998), Х Європейському симпозіумі по вуглеводам (Ірландія, Голвей, 1999).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані в 8 наукових працях, в тому числі 4 статтях та тезах 4 доповідей.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, обговорення результатів, експериментальної частини, висновків і списку цитованої літератури (155 найменувань). Робота викладена на 127 стор. і містить 17 рис. та 9 таблиць.

Зміст роботи

В першому розділі розглянуто огляд літератури з використання різних варіантів реакції Кенігса-Кнорра для синтезу глюкозамінідів.

Другий розділ присвячений обговоренню результатів, одержаних в ході дисертаційної роботи.

Синтез D-глюкозамінідів у присутності йодиду ртуті(II)

Глікозилювання спиртів -хлоридом (1.1) при кімнатній температурі. З метою визначення синтетичних можливостей реакції, що вивчається, а також для отримання набору глюкозамінідів, як синтонів для створення різних глюкозаміновмісних структур, проводилося глікозилювання спиртів різної будови 2-ацетамідо-3,4,6-три-О-ацетил-2-дезокси--D-глюкопіранозилхлоридом (1.1). Як глікозил-акцептори були випробувані первинні (лінійні і -розгалужений аліфатичний спирти, адамантил- та арилалканоли, -хлорспирти) і вторинні (аліфатичний, аліциклічний і стероїдний) спирти.

Реакція проводилася при кімнатній температурі в сухому дихлоретані у присутності HgI2 (1,16 моль на 1 моль глікозил-донору) і молекулярних сит 3A. Спирти і -хлорид (1.1) брали в еквімолярній кількості. Найбільш швидко протікали реакції з первинними спиртами - до 24 годин, вторинні циклічні спирти і просторово затруднений адамантилметанол реагували повільніше - до 3-х діб. Спроба проглікозилювати в цих умовах трет-бутиловий спирт не дала цільового глікозиду. Глікозилювання салігеніну проходило тільки по спиртовій гідроксильній групі, не зачіпаючи ароматичну. Продукти глікозилювання виділяли кристалізацією або колонковою хроматографією. Виходи глікозидів склали 37-82%. При глікозилюванні аліфатичних спиртів виходи -алкілглікозидів склали 71-80%, що вище, ніж за оксазоліновим способом.

Будова глікозидів (1.3), (1.6)-(1.17), (1.19)-(1.30) однозначно доведена 1Н-ЯМР-спектроскопією. У всіх випадках утворюються -глікозиди, що витікає з наявності в спектрах однопротонного дублету (4,48-4,84 м.ч. з КССВ 8,0-8,5 Гц).

Промоторні властивості HgI2, як і інших солей ртуті, використаних в реакції Кенігса-Кнорра, імовірно пов'язані з поляризацією зв'язку С-Cl і тим самим з полегшенням атаки нуклеофілу на глікозидний центр з утворенням 1,2-транс-глікозидів. Альтернативно за механізмом SN1 можливе утворення проміжного глікозилкатіону, який через співучасть ацетамідної групи при взаємодії із спиртами також дає тільки -D-глікозиди.

Акцепторні властивості для йодиду ртуті(II) можуть виражатися в обмінній реакції 2HCl + HgI2 2HI + HgCl2, для якої через меншу розчинність хлориду ртуті(II) в таких розчинниках як дихлоретан рівновага зміщена у бік останнього. Так, при використовуванні в реакції 0,5 моль HgI2 на 1 моль -хлориду (1.1) осад солей ртуті практично повністю складається з хлориду.

У ряді випадків, зокрема, при малій реакційній здатності спиртів, як проміжний продукт може утворюватися оксазолін (1.2), який в кислому середовищі легко деструктує.

Порівняння результатів глікозилювання октанолу-1 для йодиду ртуті(II) і інших ртутних промоторів, представлених на рис. 1, свідчить про його ефективність, близьку до ціаніду ртуті(II), що широко використовується.

Синтезовані сполуки (1.3)-(1.30) надалі були використані для отримання ліпофільних глікозидів N-ацетилглюкозаміну, спейсерованих глюкозамінідів і їх похідних та глікозидів N-ацетилмурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну (мурамоїлдипептиду, МДП) (Земляков А.Е. и др. // ХПС. - 1997. - С. 79, Цикалов В.В. и др. // Ученые записки СГУ. - 1998. - №5. -С. 188, Земляков А.Е. и др. // Фізіол. акт. речовини. - 2002. - №1. - С. 35, Земляков А.Е. и др. // Биоорган. химия. - 2003. - С. 316).

Вплив розчинника на перебіг реакції. На прикладах глікозилювання октанолу-1 і п-нітробензилового спирту вивчався вплив розчинника на перебіг реакції. Був випробуваний набір розчинників, які традиційно використовуються в різних варіантах реакції Кенігса-Кнорра. В малополярних розчинниках (бензол, толуол, діетиловий етер і ССl4) реакція -хлориду (1.1) з цими спиртами протікала поволі і з невисокими виходами глікозидів (1.3) і (1.19). Ймовірно, це пов'язано з низкою розчинністю йодиду ртуті(II) в цих розчинниках.

В тетрагідрофурані глікозилювання супроводжується помітною деструкцією хлориду (1.1). При використовуванні полярних розчинників відбувалося або значне утворення оксазоліну (1.2) (ацетонітрил), або сильне розкладання глікозил-донора (диметилформамід, диметилсульфоксид).

Найкращі результати глікозилювання (виходи похідних (1.3) і (1.19) після колонкової хроматографії 70-76%) були одержані при використанні як розчинника нітрометану і 1,2-дихлоретану. Можливо, що перший з них значное мірою сприяє перебігу процесу за механізмом SN1, а другий, відповідно, за SN2.

Вплив співвідношення глікозил-донор - промотор на перебіг реакції. В таблиці 1 представлені результати вивчення реакції глікозилювання октанолу-1 з різним співвідношенням глікозил-донор – йодид ртути(II). Зменшення кількості HgI2 з 1 моль до 0,5 моль на 1 моль глікозил-донору принципово не позначається ні на тривалості реакції, ні на виходах глікозиду (1.3). Подальше зменшення кількості промотору до 0,1 моль на 1 моль -хлориду (1.1) уповільнює реакцію і, відповідно,знижує виходи глікозилювання за рахунок більшого розпаду глікозилдонору.

Таблиця 1.

Глікозилювання октанолу-1 -хлоридом (1.1) при різному співвідношенні глікозил-донору і йодиду ртуті(II).

Умови реакції | Тривалість реакції, годин* | Вихід,

% | Співвідно-шення :

(1.1):HgI2 | Розчинник

20 – 25 С

1 : 1 | С2H4Сl2 | 45 | 75 | Тільки

МеNO2 | 45 | 71 | >>

2 : 1 | С2H4Сl2 | 45 | 68 | >>

МеNO2 | 45 | 62 | >>

10 : 1 | С2H4Сl2 | 96 | 60 | >>

МеNO2 | 96 | 48 | >>

90 - 95 С

1 : 1 | С2H4Сl2 | 0.5 | 85 | 1:4.5

МеNO2 | 0.1 | 80 | 3.5:1

2 : 1 | С2H4Сl2 | 1 | 75 | 1:3

МеNO2 | 0.1 | 72 | 1:1

10 : 1 | С2H4Сl2 | 5 | 55 | 1:20

МеNO2 | 1 | 37 | 1.2:1

* До зникнення за даними ТШХ хлориду (1.1).

Глікозилювання 4,6-діольних похідних N-ацетилглюкозаміну. Відомо, що в похідних GlcNAc, що знаходяться в конформації 4С1, гідроксильна група у С-4 значно важче глікозилюється в порівнянні з гідроксильною групою у С-6. В нашому експерименті при взаємодії 4,6-діольних похідних GlcNAc (1.31) і N-ацетилмурамової кислоти (1.32) б-?лоридом (1.1) у присутності HgI2 глікозилювання проходило виключно за первинною гідроксильною групою. Як при кімнатній температурі, так і при 50 С утворюються дисахариди з ?16-зв'язком, що доведено 1Н-ЯМР-спектрами відповідних 4-О-ацетатів (1.33) (1.34). В спектрах цих сполук в області глікозидних протонів разом з дублетом аномерного протону відновлюючого кінця (ХЗ 4,90 м.ч. і КССВ 3,5 Гц) присутні дублети протонів з ХЗ 4,46 і 4,47 м.ч. (КССВ 8,5 Гц), характерні для -глікозидного зв'язку N-ацетил-D-глюкозаміну.

Вплив температури на перебіг реакції. При глікозилюванні спиртів -хлоридом (1.1) в дихлоретані при 40-50 С спостерігається значне прискорення реакції. Синтези з такими відносно мало реакційноздатними спиртами, як адамантилкарбінол і ментол, завершуються за 16-20 годин.

Реакція в ще більшій мірі прискорюється (завершення за 30 хв) при температурі кипіння розчинника. Проте, підвищення температури викликає аномеризацію, яка каталізуєься галогеноводневими кислотами, які виділяються в процесі реакції, що приводить до утворення значної кількості термодинамічно більш стійких -глікозидів (1.35)-(1.40). Така поведінка особливо характерна для вторинних спиртів (циклогексанолу, ментолу і холестерину), реакція з якими приводила переважно до 1,2-цис-глікозидів. 1,2-цис-Конфігурація глікозидного зв'язку для похідних N-ацетил D-глюкозаміну (1.35)-(1.40) підтверджується наявністю в їх 1Н-ЯМР-спектрах дублету аномерного протону з КССВ 3,0-3,5 Гц в області 4,82-4,97 м.ч.

Глікозилювання октанолу-1 і циклогексанолу (співвідношення глікозил-донор - HgI2, 1:1,16) в дихлоретані і нітрометані при різних температурах (табл. 2) показало, що при підвищенні температури збільшується вміст в продуктах реакції більш стійкого -аномеру.

Більш тривале нагрівання сприяє аномеризації, тому при 50С -ізомеру утворюється більше, ніж у разі швидко протікаючої при 90-95С реакції. Витримка реакційної суміші при цій температурі приводить до збільшення вмісту -ізомера. Найбільш виразно аномеризація спостерігається в нітрометані.

Проведення реакції при температурі кипіння розчинника з додаванням піридину для нейтралізації кислоти або при кімнатній температурі з додаванням HgO як акцептора галогеноводню пригнічує аномеризацію, але при цьому в основному утворюється оксазолін (1.2).

Високотемпературне глікозилювання у присутності HgI2 зробило доступним синтез -глікозидів GlcNAc. З використанням даного підходу на кафедрі органічної хімії ТНУ був здійснений синтез -гептил-, -цик-логексил- і -холестерилглікозидів N-ацетилмурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну (Земляков А.Е. и др. // Биоорган. химия. - 1998. - С. 449).

Глікозилювання ізохітобіозилхлоридом. Синтетичні можливості даного варіанта методу Кенігса-Кнорра також були продемонстровані на прикладі використовування інших глікозил- донорів, зокрема, було здійснено глікозилювання 2-додецилтетрадеканолу-1 дисахаридним хлоридом (ізохітобіозилхлоридом) (1.42).

Хлорид (1.42) - похідне ізохітобіози, синтезували з бензилглікозиду (1.33), який піддавали каталітичному гідрогенолізу у присутності Pd/C. Одержана сполука (1.41) з вільним відновлюючим кінцем дією тіонілхлориду в дихлоретані перетворили в хлорид (1.42), який без додаткового очищення використовували для глікозилювання ліпофільного спирту у присутності HgI2. Колонковою хроматографією виділили глікозид (1.43) з виходом 59%. Його 1Н-ЯМР-спектр аналогічний спектру дисахариду (1.33) і відрізняється наявністю сигналів протонів аглікону: двох триплетів кінцевих метильних груп при 0,79 м.ч., інтенсивного мультиплету метиленових прото-

Таблиця 2

Глікозилювання октанолу-1 і циклогексанолу -хлоридом (1.1) в дихлоретані та нітрометані при різних температурах.

Умови реакції | Глікозиди (1.3) і (1.35) | Глікозиди (1.28) і (1.38)

t (С) | Розчин-ник | Тривалість реакції (годин*) | Вихід (%) | (1.35) : (1.3) | Тривалість реакції (годин*) | Вихід (%) | (1.38) : (1.28)

20-25 | С2H4Сl2 | 45 | 76 | тільки (1.3) | 60 | 68 | тільки (1.28)

МеNO2 | 45 | 68 | тільки (1.3) | 60 | 70 | 1:18,5

50 | С2H4Сl2 | 4 | 93 | 1:1,7 | 4 | 86 | 1,7:1

МеNO2 | 4 | 92 | 1:1,6 | 4 | 69 | 1:5,9

90-95 | С2H4Сl2 | 0,5 | 89 | 1:5,1 | 0,5 | 80 | 1:2,5

МеNO2 | 0,1 | 84 | 2,8:1 | 0,1 | 76 | 6,6:1

90-95 | С2H4Сl2 | 2 | 86 | 1:5 | 2 | 88 | 2,2:1

МеNO2 | 2 | 85 | 6,4:1 | 2 | 88 | 12,7:1

* До зникнення за даними ТШХ -хлориду (1.1).

нів з ХЗ 1,17 м.ч., а також другого дублету аномерного протону з ХЗ 4,54 м.ч. і КССВ 8,0 Гц, що відповідає -конфигурації глікозидного зв'язку.

Глікозилювання N-фталоїлглюкозамінилхлоридом. Як альтернативний глікозил-донор досліджувався перацетильований N-фталоїлглюкозамінилхлорид (1.48). Відмінною рисою фталімідного захисту аміноцукрів з одного боку є відсутність амідного протону і, отже, неможливість утворення оксазолінових похідних, а з другого боку - великий об'єм цього захисту утрудняє утворення 1,2-цис-глікозидів.

Фталімідний захист в гідрохлорид глюкозаміну (1.44) ввели послідовною нейтралізацією трие-

тиламіном і дією фталевого ангіриду. Обробка карбоксибензамідного похідного (1.45) оцтовим ангідридом привела до перацетату (1.46). Дією на нього гідразинацетатом видалили глікозилацетатную групу і аномерний гідроксил в сполуці (1.47) замістили на хлор.

Глікозилювання октанолу-1 і циклогексанолу хлоридом (1.48) у присутності HgI2 проводили як в дихлоретані, так і в нітрометані (див. Рис.2). У всіх випадках головними продуктами реакції є переацетильо- ванні -глікозиди N-фталоїлглюкозаміну (1.49), (1.50), що виходить з наявності в 1Н-ЯМР-спектрах цих сполук дублету аномерних протонів з ХЗ 5,36 і 5,46 м.ч. та КССВ 8,5 і 8 Гц, відповідно. Таким чином, проведені дослідження показали, що йодид ртуті(II) може бути успішно застосований в реакції Кенігса-Кнорра для отримання глікозидів GlcNAc з агліконами різної природи, у тому числі з похідними вуглеводів. У вивчених реакціях HgI2 цілком може конкурувати з ціанідом ртуті(II), що широко використовується. Найбільш ефективно як глікозилюючий реагент використовувати перацетильований -D-глюкозамінилхлорид, як простий і доступний глікозил-донор. Якнайкращі виходи -глікозидів GlcNAc спостерігаються в дихлоретані та нітрометані з використанням 1-0,5 моль HgI2 на 1 моль глікозил-донору. Проведення реакції в нітрометані при температурі близькій до температури кипіння розчиника дозволяє одержати відносно малодоступ-

ні 1,2-цис-глікозиди GlcNAc.

Синтези на основі перацетильованих глікозидів N-ацетил-D-глюкозаміну

Отримання ліпофільних глікозидів N-ацетилглюкозаміну. Ліпофільні глікозиди GlcNAc цікаві не тільки як синтони для отримання різних вуглевод-ліпідних комплексів, зокрема ліпоглікопептидів, але і самі по собі як неіоногенні ПАР (за аналогією з глікозидами нейтральних сахарів). Ліпофільні глікозидні модифікації GlcNAc також відносяться до потенційних мембраноактивних вуглеводних похідних.

Нами з групи перацетильованих глікозидів GlcNAc дезацетилюванням за Земпленом був одержаний ряд ліпофільних глікозидів з агліконами аліфатичної, аліциклічної, арилаліфатичної і стероїдної природи. В 1Н-ЯМР- і ІЧ-спектрах сполук (1.51)-(1.66) відсутні, відповідно, сигнали О-ацетильних груп і смуги поглинання естерних груп.

На основі ряду глікозидів N-ацетилглюкозаміну співробітниками кафедри органічної хімії ТНУ були одержані, відповідно, -октил-, -циклогексил- (Земляков А.Е. и др. // Биоорган. химия. - 2003. - С. 286), -фенетил- -(нафтил-2)метил- (Земляков А.Е. и др. // ХПС. - 1997. - С. 79), -(адамантил-1)метил- (Цикалов В.В. и др. // Ученые записки СГУ. - 1998. - №5. - С. 188) глікозиди мурамоїлдипептиду.

Синтез і модифікація спейсерованих глікозидів GlcNAc. Спейсеровані похідні вуглеводів все ширше використовуються в синтезі глікокон’югатів, гліколіпідів, імуносорбентів. В синтетичній практиці спейсери з активними функціями типу аміногрупи звичайно одержують в кінці синтезу з N-захищених амінопохідних або -нітро- і -азидо- “преспейсерів”. Останніми роками великий інтерес викликають -галоїдалкілглікозиди, що легко модифікуються до -карбокси-, -аміно-, -тіопохідних або гліколіпідів.

Нами глікозидний синтез у присутності HgI2 був використаний для отримання ряду “преспейсерних” глікозидів GlcNAc, які потім були перетворені в аміноспейсеровані похідні.

Наприклад, аміноспейсеровані глікозиди (1.74), (1.75) були одержані з хлорпохідних (1.10) і (1.13) обробкою азидом натрію у присутності Et4NBr з подальшим дезацетилюванням сполук (1.67), (1.70) і відновленням азидофункції над оксидом паладію.

Амін (1.74) був використаний для отримання кон’югату -GlcNAc з поліакриламідом (1.76). Подібні кон’югати використовуються для афинної хроматографії і типування лектинів або антитіл.

Можливості отримання кон’югатів GlcNAc з карбоновими кислотами різної природи були продемонстровані на прикладі ацилювання хлорангідридом 2-додецилтетрадеканової кислоти -п-амінобензилглікозиду (1.77), який одержали гідруванням нітрогрупи в -п-нітробензилглікозиді (1.19) над платиновим каталізатором, і конденсації ароматичних гідроксикислот з -6-аміногексилглікозидом (1.78) карбодиімідним способом.

Прикладами можливого перефункціонування спейсерованих глікозидів можуть являтися реакції -хлорглікозиду (1.12). Так, його обробка NaI в ацетоні дає більш реакційноздатний йодид (1.82), а його взаємодія з N,N-диметиланіліном привела до четвертної амонієвої солі (1.83), що моделює новий тип вуглеводовмісних іоногенних біологічно активних сполук. Структури таких “поплавців” забезпечують локалізацію вуглеводу на поверхні біологічної мембрани.

Синтез -[2-(нафтил-1)етил]глікозиду метилового естеру N-ацетилмурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну. Прикладом використовування глікозидів GlcNAc, що одержані із застосуванням HgI2, як синтонів в синтезі глікозидних модифікацій мурамоїлдипептиду, послужив синтезований нами -[2-(1-нафтил)етил]глікозид метилового естеру МДП (1.87). Вибір цієї структури зумовлений тим, що серед високоактивних модифікацій мурамоїлдипептиду широко представлені глікопептиди, що містять фрагменти ароматичних і гетероароматичних сполук: похідних бензо- і нафтохінонів, фенольних сполук, акридину, а також саліцилової і нікотинової кислот.

Синтез глікопептиду проводився за класичною схемою отримання МДП і включав наступні стадії. Бензіліденування -[2-(нафтил-1)етил]глікозиду GlcNAc (1.60) диметилацеталем бензальдегіду у малій кількості діоксану дозволило швидко одержати похідне (1.84) з виходом 87%. Алкілування гідроксильної групи у С-3 гідридом натрію і -L-хлорпропіоновою кислотою в діоксані привело до захищеної N-ацетилмурамової кислоти.

Конденсацію кислоти (1.85) з метиловим естером L-aлaніл-D-ізоглутаміну проводили за гідроксисукцинімідним способом. Глікопептидне похідне (1.86) виділили колонковою хроматографією. Видалення кислотним гідролізом ацетального захисту дало цільову сполуку (1.87). Будову глікопептиду (1.87) і ключових інтермедіатів підтверджено 1Н-ЯМР-спектроскопією.

Імуностимулюючі властивості -[2-(нафтил-1)етил]глікозиду (1.87) (Рис.3) були досліджені в тесті стимуляції продукції інтерлейкіну-1 перитонеальними макрофагами мишей (робота проведена спільно з д.м.н. О.В. Калюжіним, Інститут морфології людини РАМН). Глікозид (1.87) принципово не відрізнявся за активностю від стандартного імуномодулятора – мурамоїлдипептиду. Можливо, це пов'язано з великою гідрофобністю аглікону, оскільки для широкої групи більш гідрофільних глікозидних похідних МДП в цій тест-системі спостерігалася стимуляція, що перевищує дію мурамоїлдипептиду.

Третій розділ дисертаційної роботи містить методики синтезу одержаних сполук.

Висновки

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Основний зміст роботи викладений в

наступних публікаціях:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Сидорова Е.А. Синтез и модификация глюкозаминидов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.10 – биоорганическая химия.– Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН Украины, Одесса, 2003.

Диссертация посвящена разработке нового варианта синтеза 1,2-цис- и 1,2-транс-О-глюкозаминидов по методу Кенигса-Кнорра с использованием в качестве промотора иодида ртути(II). Для изучения возможностей метода проводилось гликозилирование спиртов различного строения, в том числе, 4,6-диольных производных GlcNAc и N-ацетилмурамовой кислоты. В последнем случае реакция протекает только по первичной гидроксильной группе.

Наилучшая эффективность гликозилирования наблюдалась при использовании в качестве растворителя нитрометана и 1,2-дихлорэтана и 0,5-1 моль HgI2 на моль гликозил-донора.

Высокотемпературное гликозилирование в присутствии HgI2 сопровождается аномеризацией. Такое поведение особенно характерно для вторичных спиртов (циклогексанола, ментола и холестерина), что сделало доступным синтез соответствующих -гликозидов GlcNAc.

Исследовано применение других гликозил-доноров (перацетилированных изохитобиозилхлорида и N-фталоилглюкозаминилхлорида) в данном варианте метода Кенигса-Кнорра.

Синтетические возможности исследуемого метода продемонстрированы на примере получения группы липофильных гликозидов, относящихся к потенциально мембраноактивным углеводным производным. Также был осуществлен синтез и модификация новых спейсерированных и “преспейсерированых” глюкозаминидов.

Примером использования гликозидов GlcNAc, полученных с применением HgI2, в качестве синтонов в синтезе гликозидных модификаций мурамоилдипептида послужил синтезированный нами -[2-(1-нафтил)этил]гликозид метилового эфира МДП.

Ключевые слова: глюкозаминид, метод Кенигса-Кнорра, гликозилирование, гликозил-донор, промотор, агликон, иодид ртути(II), мурамоилдипептид.

Сідорова К.О. Синтез і модифікація глюкозамінідів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 – біоорганічна хімія. – Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України, Одеса, 2003.

В дисертації вирішене важливе для біоорганічної хімії завдання розробки нового варіанта синтезу 1,2-цис- і 1,2-транс-О-глюкозамінідів за методом Кенігса-Кнорра з використовуванням як промотору йодиду ртуті(II) і синтезу з його допомогою широкого ряду глікозидних похідних N-ацетилглюкозаміну, що є синтонами для отримання різних вуглевод-ліпідних комплексів, спейсерованих глюкозамінідів і глікозидів N-ацетилмурамоїл-L-аланіл-D-ізоглутаміну.

Встановлено умови переважного утворення - і -глюкозамінідів. Здійснено модифікацію нових дисахаридних, ліпофільних і спейсерованих глюкозамінідів.

Ключові слова: глюкозамінід, метод Кенігса-Кнорра, глікозилювання, глікозил-донор, промотор, аглікон, йодид ртуті(II), мурамоїлдипептид.

Sidorova C.A. Synthesis and modification of glucosaminides. – Manuscript.

Thesis for Ph.D. degree on speciality 02.00.10 – bioorganic chemistry.– A.V. Bogatsky Physico-Chemical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Odessa, 2003.

The important problem of bioorganic chemistry is solved in the present thesis. The problem is in the development of the new variant of Kenigs-Knorr synthesis of 1,2-cis- and 1,2-trans-O-glucosaminides using mercury(II) iodide as a promoter and also the synthesis of the wide range of glycoside derivatives of N-acetylglucosamine with the use of it, which are the inters for the synthesis of the carbohydrate-lipid complexes, spacer-arm and prespacer-arm glucosaminides and glycosides of N-acetylmuramoyl-L-alanyl-D-isoglutamine. The conditions of preferred formation of б- and в-glucosaminides are determined. The modification of the novel disaccharide, lipophilic and spacer-arm glucosaminides are carried out.

Key words: glucosaminide, Kenigs-Knorr method, glycosylation, glycosyl-donor, promoter, aglycone, mercury(II) iodide, muramyldipeptide.