Особенности фосфорилирования и ацилирования β-циклодекстрина и его производных тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

КУДРЯВЦЕВА Наталия Александровна

ОСОБЕННОСТИ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ И АЦИЛИРОВАНИЯ Р-ЦИКЛОДЕКСТРИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Специальность 02.00.03 — органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учепой степени кандидата химических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре органической химии химического факультета Московского педагогического государственного университета

Научные руководители: доктор химически* наук, профессор ГРАЧЕВ МИХАИЛ КОНСТАНТИНОВИЧ кан дидат химических наук КУРОЧКИНА ГАЛИНА ИВАНОВНА

Официальные оппоненты; доктор химических наук, профессор МОСКВА ВШТОР ВЛАДИМИРОВИЧ кандидат химических наук БУРМИСТРОВ СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ

Имущая организация - Институт элементооргаиических соединений имени А.Н, Несмеянова РАН

Защита состоится «20» ноября 2006 г. В 17°° часов на заседании Диссертационного Совета К.212Л£4.04 при Московском педагогическом государственном университете ло адресу:! 19021, Москва, Несвижский пер., д. 3,3 этаж, зал.

С диссертацией можно ознакомиться в государственного университета по адресу; 119992, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1. Автореферат разослан октября 2006 г.

библиотеке Московского педагогического

Ученый секретарь Диссертационного Совета

ПУГАШОВАНМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Циклодекстрины представляют собой регулярно построенные циклические олигосахариды, в которых фрагменты ГМтпокогшранозы соединены а-1 -4-гликозидкымн связями. Благодаря своей относительной дешевизне, биоразлагаемости и нетоксичности, они нашли широкое применение в различных областях химии, в первую очередь супрамолекулярной химии, тонком органическом синтезе и в ряде междисциплинарных направлений. Особый интерес к циклодекспринам обусловлен как их циклическим строением, так и наличием внутренней гидрофобной полости, способной к образованию соединений включения типа «гость-хозяин» с различными органическими субстратами. Многие важные свойства цикл »декстринов, например, растворимость в воде и органических растворителях, способность к образованию соединений включения, могут быть направленно изменены путем селективной модификации их молекул. Однако направленная функционал изация циклодекстрннов является сложной в Экспериментальном отношении задачей из-за присутствия в молекулах этих соединений трех типов различных по природе гидроксильных групп - один набор первичных [при С(6)] и два набора вторичных гидроксильных групп [при С(2) и С(3)], склонных к образованию сильных внутри- и межмолекулярных водородных связей. Первоначально при химической модификации циклодекстринов речь обычно шла об их полном или хаотичном замещении, однако в дальнейшем, в связи с тем, что в практическом отношении больший интерес представляют региоселекгивно замещенные . циклодекстрины, внимание стали привлекать именно такие производные. Между тем оказалось, что, несмотря на хорошую разработанность многих методик синтеза применительно к моносахаридам и линейным олигосахаридам, простой перенос этой техники на циклодекстрины оказался невозможен из-за наличия большого , количества близких по реакционной способности пространственно сближенных гидроксильных групп, а также из-за наличия внутренней полости, обладающей склонностью к образованию соединений включения с реагентами и, как следствие, изменение «обычного» порядка протекания реакций.

Дополнительно отметим, что благодаря включению циклодекстрины нашли широкое применение в фармакологии как системы для доставки лекарств путем молекулярного инкапсулирования. Наряду с этим, в последнее время стали

развиваться и другие, более перспективные возможности использования циклодекстрипов в фармакологии: коваленшое «привязывание» (конъюгкрование) лекарственных средств к циклодекстрину и создание лекарственных препаратов на его основе. В ряде случаев это приводит к соэдапию более эффективных лекарств в плане уменьшения побочных, негативных эффектов.

О связи со сказанным, мы провели специальное исследование, представленное в виде диссертационного сочинения, посвященное изучению особенностей фосфорилирования и ацилировашы р-никлодекстрина и его некоторых производных. Можно ожидать, что это потребует новых, оригинальных подходов, а полученные структуры составят новый класс макрогстероциюшческих соединений с богатыми возможностями для их практического применения.

Цель работы. Изучение особенностей фосфорилирования р-циклодекстрина и его некоторых производных хлорангидридами фосфористых и фенилфосфонистых кислот, способными также и к циклофосфорилированию. Исследование возможности рспионаправленного ацилирования р-циклодехстрина хлорангидридами некоторых ароматических кислот и получение соединений, представляющих практический интерес для фармакологии как переносчики лекарственных средств. Выяснение возможности образования и состава соединений включения на основе р-щшгодекстрина и его некоторых производных с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен». Оценка антиагрегантной активности полученных копъюгатов и соединений включения Р-циклодекстрина с указанными лекарственными средствами как первая стадия фармакологических исследований.

Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследование фосфорилирования Р-циклодекстрина хлорангидридами фосфористых и фешифосфопистых кислот. Выявлены закономерности влияния природы растворителя и условий реакции на ход и направление фосфорилирования. На основе Р-циклодскстрина и его некоторых производных впервые получены кокъюгаты с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен» и изучено влияние условий реакции па регнонаправленность ацилировапия. Изучена возможность образования и состав комплексов включения р-циклодекстрина и его некоторых производных с упомянутыми лекарственными средствами. Исследована антиагрегантная активность в отношении тромбоцитов крови полученных конъюгатов и соединений включения на основе р-циклодекстрина и некоторых

^фоизводных ароматических кислот, обладающих противовоспалительной активностью.

Практическая значимость. На основе выявленных закономерностей фосфоршшрования р-циклодекстрнна и его производных возможно получать соединения заданной структуры, в том числе и регионаправленно замешенные. Проведенное исследование открывает новые возможности получения соединений включения н ковалентно связанных лекарственных средств с р-циклодскстриком. Полученные конъюгати и соединения включения с указанными лекарственными средствами проявили автиагрегантную автиввость по отношению к тромбоцитам крови и показали перспективность дальнейших фармакологических исследований в этом направлении.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и обсуждались на Ш Международном симпозиуме по молекулярному дизайну н синтезу супрамолекулярных архитектур (Казань, 2004 г.), научных сессиях МПГУ (2005,2006 гг.), VIII Молодежной научной школе-конференции по органической химии (Казань, 2005 г.).

Диссертационное исследование выполнено на кафедре органической химии химического факультета МПГУ. С 2003 по 2006 г. работа была непосредственно связана с выполнением грантов Российского фонда фундаментальных исследований (грант№02-03-32694, № 05-03-33083) н гранта Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ РФ (№ НШ-5515.2006.3).

Публикации. По материалам диссертации имеется семь публикаций.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 22 схем, 2 графика и 2 рисунка. Список цитируемой литературы включает 106 наименований. Работа состоит из введения, литературного обзора, посвященного особенностям химии и применения циклодекстрииов, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Исследование фосфорклированнн р-цнклодекстрина в некоторых его

производных

В связи с тем, что региошправленная функционализашя свободного р-циклодекстрина является сложной в экспериментальном отношении задачей, особый инг^ес представляют циклодекстрины, содержащие защитные группы на первичных гидроксилах. Использование этих соединений открывает богатые возможности для дальнейшей фупкционализации рассматриваемых систем по свободным вторичным гадрокенльным группам. Среди таких соединений пер-6-0-(т^т-бутил)(диметил)сшгал-р-циклодекстрин 1 является удобным объектом для синтеза производных р-цкклодекстрина, фосфорилировапных по широкому краю 'Вдклодекстринового каркаса, в том числе, содержащих и циклические фрагменты. ЦиклофосфорилИрованне позволяет добавить второй ярус к циклодекстриновому каркасу путем связывания соседних вторичных гицроксогрупп в молекуле циклодекстрина и, как результат, - создание структур, имеющих более объемную молекулярную. полость с большей жесткостью каркаса по сравнению с соответствующими производными цикподехстринов со свободными вторичными гидроксильпыми группами. Поэтому свое исследование мы начали с фосфорилироваиия производного 1 доступными хлорангидридами кислот трехвалентного фосфора, способными также и к фосфоциклизации.

1.1. Фосфорнляроваике пер-б-0-(т/»е/я-бутил)(диметил)силил-Р-. циклодекстрина хлорангидридом тетраэти лднамидофосфорн стой кислоты На первом этапе мы исследовали взаимодействие силильного производного 1 с 7 мольными эквивалентами хлорангидрида тетраэтилдиамидофосфористой кислоты 2 при 20°С в среде бензола в присутствии триэтилашша. Контроль за ходом фосфорилироваиия проводили методом спектроскопии ЯМР 31Р. Оказалось, что наряду с ожидаемыми нециклическими диамидофосфитными фрагментами (8 31Р в области 135-138 м. д.), также обнаружены и межглюкоз идные 2,3'-амидоииклофосфитные фрагменты (6 31Р в области 148 м. д.) (соединение 3*). Важно отметить, что циклофосфитшле фрагменты образовалась в мягких условиях, т.е.

Очевидно, что в данном случае соединение 3 и последующие соединения (4-10) представляют собой не и канвия> ильные продукты» и приведенные значения коэффициентов к, п и 1 указывают только на преимущественное содержание указанных фрагментов.

фосфорилирование диам идофосфитным остатком вторичного гидроксила (замыкание цикла) проходило без нагревания. После присоединения серы в реакционной массе фиксированы соответствующие тиопфосфатные фрагменты продукта 4, имеющие характерные резонансные сигналы соответственно в областях 79 и 87 м, д. в равном интегральном отношении. Проведение этой реакции при повышенной температуре (60°С) приводит к увеличению содержания циклических фрагментов (соединение 6).

где; У - Н.Э. П. (3,5,7,9); Y- 8(4,6,8,10)

Таблица 1. Состав продуктов фоефорилирования ß-цикподекстрина I хлорангидридом 2.

Растворитель X Т,°С Продуй к и 1 Выход, %

Бензол 7 20 4 3.5 3.5 3.5 78

7 60 б 2,6 4.4 2.6 S2

14 20 8 0 3.5 7 82

60 10 0 5 4 so

Диоксан 7 20 ** 3 4 3 •

Хлороформ 7 20 ** 5 3 3 -

Триэталамин 7 20 ** .5 2 5 -

Толуол 7 0 ** 5.5 1.5 5.5 -

7 20 +* 3.5 3.5 ■3.5 -

7 ■ 40 2 5 2 -

7 so - 3.5 3.5* -

* содержание 2,3-амидоцнклотионфосфатвт групп

** состав продукгов определяли с помощью спектроскопии ЯМР 31Р реакционной массы

Аналогично (при 20 и 60°С) исследовали фосфорилирование силильыого производного 1 14 мольными эквивалентами хлорфосфита 2. В этих случаях проходило исчерпывающее фосфорилирование всех вторичных гщроксильных групп (А=0) и образовались продукты 7 и 9, также содержащие помимо диамидофосфитных фрагментов (5 31Р в области 135-138 м, д.) и 2,3-циклофосфитные фрагменты (В JIP 148 м. д.). Однако в этом случае на основе анализа данных спектров ЯМР 31Р реакционных масс, нами сделано важное наблюдение: по мере образования циклических фрагментов в реакционной массе даже при 20°С начинает накапливаться эквивалентное количество гексазтилтриамида фосфористой кислоты (б 3,Р 118 м. д.).

На основании этого можно предположить, что в случае фосфорилироваиия 14 мольными эквивалентами хлорфосфита 2 образование циююфосфитиых фрагментов проходит за счет . внутримолекулярного дефосфорилирования с образованием гексаэтилтриамида фосфористой кислот. Состав выделенных соединений 4, 6, 8 н 10 определяли с помощью спектроскопии ЯМР 'Н и 3!Р. На основе данных спектров. ЯМР 'Н по интегральному отношению неперекрывающихся сигналов и при сопоставледши их со спектрами ЯМР 31Р делали вывод о количестве и природе фосфорсодержащих остатков, введенных в молекулу цкклодекстрнна.

Исследование данной реакции в среде таких растворителей как диоксан, хлороформ и толуол в присутствии триэтил амина приводит к аналогичным резуль-штам. Реакцию проводили с 7 мольными эквивалентами фосфорилирующего средства 2 при комнатной температуре, через 2 ч к реакционной массе добавляли серу и переводили амидофосфитные производные в ' соответствующие амидотиопфосфатные. Образующиеся соединения содержат 2,3'-амидоциклотионфосфатные (и) и нециклические диамидотионфосфатныс фрагменты (/). Фосфорилирование в среде триэтил а мина приводит к образованию в большей степени нециклических диамидотионфосфаггных фрагментов (/).

В дальнейшем мы исследовали фосфорилирование производного р-циклодекстрина 1 7 мольными эквивалентами хлорал гидрида 2 в среде пиридина. При этом в реакционной массе фиксированы только характерные сигналы в области 142-148 м. д., соответствующие циклофосфитным фрагментам, и не наблюдались сигналы нециклических диамидофосфитных фрагментов (область 135 м. д.). После присоединения серы в реакционной массе обнаружены сигналы, соответствующие 2,3'-амидоциклотионфосфатным фрагментам (8 31Р 87 м. д.), а также сигнал в области 67 м, д.

/ \ + ХС1Р(ЫЕ12>г-"X 3 2 \ -Л^А 3 1 У\

(¿Н ¿Н)7 2

ЩЩ

т 11-13

В Ру: при Х=7: л=1, т=6 11; при Х-14: и-0, м»712; В ДМФА (КШО: при Х-7: л=4, т=3 13 Продукт 11 был выделен из реакционной массы и охарактеризован методом

спектроскопии ЯМР !Н и 31Р. На основе анализа снеюров ЯМР 'II и Э1Р сделан вывод о наличии только диэфироамидотнонфосфатных групп. Можно предположить, что в данном случае, наряду с межглютазидной 2,3'-фосфоциклизацией пространственно сближенных гцдроксильных групп соседних глюкозидных фрагментов (образование восьмичлекного цикла), циквофосфоршпцювание, видимо, проходит и внутриглюкозидно по положениям С(2), С(3) с образованием пятичленного цикла (8 Î!P 67 м. д.), что, вероятно, стало возможным благодаря специфическому влиянию пиридина как растворителя.

Проведение данной реакции в пиридине при соотношении реагентов 1:14 приводит к продукту 12, содержащему после присоединения серы только 2,3-амидоциклотионфосфатные фрагменты, о чем свидетельствует один характерный сигнал в спектре ЯМР 31Р'в области 67 м. д. и сигнал 7 эквивалентов хлор фосфита 2 не вступивших в реакцию. Однако проведение реакции в ДМФА при соотношении реагентов 1:7 в присутствии триэтяламина приводит к смешанной 2,3' и 2,3'-фосфощтшзации. После присоединения серы в спектре ЯМР 31Р соединения 13 фиксированы характерные сигналы в областях 67 и 87 м. д., соответствующие 2,3(/и>-и 2,3'(я)-амидоцикпотионфосфатным фрагментам в соотношении 3:4.

Важно отметить, что специфическое влияние пиридина на направление фосфорилирования преимущественно в сторону 2,3-фосфоциклизации, проявляется даже тогда, когда он используется не как растворитель, а только как акцептор хлористого водорода. В. этих случаях эксперимента проводили в диоксане, хлороформе, толуоле, бензоле в аналогичных условиях. В результате было установлено, что в ходе реакции образуются соединения, содержащие 2,3- и 2,3'-амидоциклотионфосфатяые группы, о чем свидетельствуют характерные резонансные сигналы в спектрах ЯМР 31Р соответственно в областях 67 il 87 м, д.

Таблица 2, Влияние пиридина как акцептора хлористого водорода на состав продуктов фосфорилирования в различных растворителях.

Растворитель Содержание амидоциклотиот юсфатиых групп, мол, %

2,3-0")

Диоксгш Хлороформ Толуол Бензол 17 13 ' 13 22 S3 87 76 78

* Содержание непрореагировавшего хлорангидрида 2 11 мол. %

Таким образом, нами показано, что результат фосфорилирования по вторичным

гидрохсильным группам с ил ильного производного р-щшгодекстрина 1 хлорангидридом 2 существенно зависит от природы растворителя, используемого амина и темпераяуры процесса. Пиридин при этом оказывает существенное влияние на образование фосфоциклических фрагментов у фосфорилпрованного р-циклодекстрина. На основании этих данных можно подбирать условия фосфорилирования, приводящие к образованию систем с преимущественным содержанием конкретных фосфорных групп,

1Л. Фосфор ил иро ванне н ер-{2,3-дн-О-ацет11л)-0-циклодекстр и на хлорангпдрндом тстраэтнлдна мндофосфорнстой кислоты

На следующем этапе нашей работы мы изучали ф »сформирование производного р-циклодекстрипа 14, содержащего только свободные первичные гидро «сильные группы. Реакцию проводили в пиридине и ДМФА с разным количеством фосфорилирующего реагента 2,

В Ру: при Х-7: /-5.6 15; при Х-14: /»7 16. В ДМФА (N^5): при Х=Э: 1 =3 17.

Полученные вещества 15-17 выделены и охарактеризованы данными спектроскопии ЯМР 'Н и "Р. Оказалось, что в независимости от количества взятого фосфорилирующего реагента и природы растворителя образующийся продукт содержит только диамидотионфосфаггные функции (3 г1Р 75-77 м. д.). Важно отмстить, что в этих экспериментах нами не фиксировано образование возможных фосфоциклических структур. Проведенные эксперименты показывают, что фосфор ил ирование первичных и вторичных ги дроксил ьных групп р-циклодекстрина хлоранпщридом 2 проходит по разным маршрутам и в зависимости от их природы (положения) приводит к продуктам разного строения (циклическим и нециклическим).

1.3. Фосф ори л ирование незамещенного р-ци клодекстрипа хлора н гидридом

Более сложным объектом исследования является незащищенный р-циклодекстрин 18, фосфорюшроваше которого в пиридине и ДМФА хлорфосфитом

3

ОН I, хси>(мад2 {НО)^[гоР(ЫЕ12)г1 ^ 1 « •

ОАс ОАс 15-17

тетраэтнлднамндофосфо ри сто й кислоты

2 приводит к образованию продуктов сложного строения с неселекгивно замешенными первичными и вторичными гндроксильнымя группами (Таблица 3).

Г<ОН)7 1. X С1Р{МЕ1^ (НОЬ (г°-Р'МЕ{Д. /А ^-- /г 312 Д

гг т 1

Таблица Состав продуктов фосфорнлировадия незанщщенного р-циклодекстрина

хлорангид ридом 2.

Количество вводимого в реакцию хлорангидрида 2, мол, экв. Содержание амидоциклотионфосфатных групп, мод, % Содержание дяамидотионфос-фэтных групп, мол. % (Ш)

2,У- (л) 2 >(м)

Реакция в пиридине

4 16 44 40

7 8 46 46

14* - 62 19

Реакция в ДМФА

4 25 30 45

7 20 20 60

14 31 - 69

(ОН ОНЬ

* Содержание непрореагировавшего хлорангидрида 2 19 мол. %

1.4. Фосфорилнрованпе пер-б-0-(треи1-6ут11л)(диметил)си л и л-р-цвклодекстрина производным» фенил фосфоннстой кислоты С учетом вышсприведмшых данных представляло интерес исследовать в данной реакции поведение другого реагента, содержащего только две фосфорилирующпе функции (хдораигидридиую и амидную) и неактивный фешглъный радикал. В атом случае возможно получение более жестких циклических структур с ббльшим объемом внутренней полости за счет введения дополнительного второго яруса в циклодекстриновый каркас.

Оказалось, что при взаимодействии сил ильного производного 1 с 7 мольными эквивалентами хлораигадрида диэтияамида фенилфосфонистой кислоты 19 в среде бензола в присутствии трдашламина образуется соединение, содержащее в своем составе амидофенилфосфонитные и фенилциклофосфонигные фрагменты, имеющие характерные химические сдвига в спектре ЯМР 3!Р соответственно в областях 145 и 156 м. д. Интересно, что образование циклических фрагментов в данном случае происходит, вероятно, за счет дефосфорилирования (подобно описанному в разделе

1,1.)» о чем свидетельствует появление в спектре ЯМР Р реакционной массы сигнала в области 98 м. д., характерного для тетраэтилдиамидофенилфосфошгга. После присоединения серы в реакционной массе фиксированы соответствующие амидофенилтионфосфонатные (6 31Р 84 м. д.) и феншхци¡слогионфосфонатн ые (5 31Р 77 м. д.) фрагменты.

Использование избытка фосфорилирующего реагента (14 мольных эквивалентов) приводит к полному замещению всех свободных гидроксильных групп, причем с увеличением степени замещения уменьшается доля циклических фрагментов. Использование пиридина приводит к образованию соединений 22, 23, содержащих только фенилци клотионфосфонятные фрагменты.

г(031Ме?1-Вц)7

2.8 /_

р(031Ма?1-Вц)т / \ + хар?ь(мш3) — (5Й ОН)7 19

I

1.С3Н5Ы

2.5

20,21

Л-

+ (Е1гН)гР(5)РГ1

.8 Ь

!. 23 V РЫп

22,23

Таблица 4.

Растворитель X Продукт к п ;

Бензол 7 20 8 2 2

14 21 0 3.5 7

Пиридин 7 22 2 6 0

14 23 0 7 0

Далее мы исследовали возможность циклофосфорилирования, используя два других фосфориаирующих средства. Взаимодействие р-циклодексприна I с тстраэтилдиамидом фенилфосфонистой кислоты 24 в бензоле, в течение б ч при 70-80°С в условиях одновременной отгонки диэтиламина приводило к продукту, содержащему фенилциклотионфосфонатные и ациклические

амидофспилтионфосфонатныс фрагменты.

ОйМе^Ви); 1)7РЬР(ЫЕ12)з,С6Н6; 2) Э

(5н 5н)7

^ 'г гъ

Попытка получить аналогичные таклофосфорилированные производные взаимодействием Р-циклодекстрина 1 с дихлорангидридом фенил фосфонистой кислоты 26 в бензоле (при 20°С) и пиридине (при 20 и -30°С) привела К неожиданным результатам; фосфорилирование сопровождалось снятием силильной звшиты даже при -30°С.

2. Исследование ацилвровапия р-циклодекстрина и его силильпого производного хлорангидрндами некоторых ароматических кислот Широкое применение р-циклодекстрииа и его многочисленных производных в фармакологии обусловлено, главным образом, способностью к инкапсулированию лекарственных препаратов. Оно защищает включенное лекарственное средство от биоразложений, способствует повышению его растворимости, а также, что особсшго важно, доставке лекарства в нужное место за требуемый период времени эффективно и избирательно. Однако в последнее время определенное внимание уделяется изучению коныошроваиия лекарственных средств к цнклолскстрину, что позволяет в ряде случаев создавать новые лекарственные препараты более пролонгированного и целенаправленного действия. В связи со сказанным, мы исследовали связывание р-циклодексгрина с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен» как за счет конъюгирования, так и образования соединений включения.

Свое исследование ' мы начали с изучения ацшшровапия вторичных гидроксильяых трупп силильпого производного Р-циклодекстрина 1 модельным соединением - хлоран гидридом бензойной кислоты 30. В этом случае, при ацилировании разным количеством хлорашидрида 30 в пиридине и диоксане получены производные 31-35 с различными степенями замещения в зависимости от природы растворителя, соотношения реагентов (X) и температуры. Продукты 31-35 выделены колоночной хроматографией, их состав подтвержден спектроскопией ЯМР

'Н.

Н331Ме21*Вц)

7

(г-ОЗМв^-Вц)

+ X С6Н5С(0)С1 30

31-35

Таблица 5. Актирование р-циклодекстрина I хлоранщдридом бензойной кислоты 30.

Продукт Растворитель X Степень замещения, (и) Выход, % к*. Б:ЭЗ:1 Т. пл.,вС

31 Пиридин (20°С) 3 1 64 0.72 226-229 (разл.)

32 7 6.4 40 0.79 168-170

' 33 14 12 67 0.87 118-120

34 Диоксан (1.1ХКВД 15(20°С) 9,8 54 0.81 132-135

35 15 (60°С) 10.6 58 0.89 122-125

Более сложно проходит ацилирование незамещенного Р-циклодекстрина, обладающего различными по активности первичными и вторичными гидроксильными группами. При взаимодействия р-циклодекетрина 18 с 5 мольными эквивалентами хдорангидрида 30 в среде пиридина получен продукт 36. На основании анализа спектров ЯМР 1Н и ВС сделан вывод, что ацилирование проходит по первичным гидрожсильным группам и степень замещения в соединении 36 равна 3.

он)

+ 5СбН5С(0)С1

(5н он) 18 . 7

30

С6Н;К - С6Н5МНС1

¿(НО]) | р0С{0)СбН5};

(5н .

36

Принимая во внимание эти данные, на следующем этапе нашей работы мы приступили к непосредственному созданию конъюгатов (3-циклодекстрина и лекарственного средства препарата «Аспирин» путем взаимодействия производного 1 и хдорангидрида ацетилсалициловой кислоты 37, Реакцию проводили в трех растворителях (ДМФА, пиридин, диоксан) при различных мольных соотношениях производного 1 и хдорангидрида 37.

О, * "О

(ОН ОН)7

ОС-СН3

{Ю51Ме21-Ви) 7

о?-сн3

¿л

37

г* тао)

14-гЛ И 38-43

Продукты 38—43 выделены и охарактеризованы методом спемроскошш ЯМР *Н и ТСХ.

Таблица 6. Ацнлнрование р-циклодексгрина 1 хлораягндрндоы 37.

Продукт Растворитель X Степень замещения, (л) Выход,% IV. Б:Э 3:1 Т. пл., "С

38 Пиршшп 4 2 38 0.60 190-192

39 7 3 61 0.63 180-183

40 14 б 68 0.71 133-135

41 ДМФА (1.1 ХМЕ(,) 7 4.6 45 0.65 160-162

42 20 11 42 0.62 85-87

43 Диокеан (1.1 ХКЕ1Э) 14 8 43 0.74 118-120

Дополнительно мы провели прямое ацилирование незамещенного |3-циклодекстрина по вторичным гидроксилыгым группам хлорангндридом ацетилсалициловой кислоты 37. Дня этого использовали метод, основанный на преимущественном депротонировании вторичных гидроксильпых групп в присутствии незащищенных первичных в положении С{2) гидридом натрия, приводящем к образованию циклодекстриновых 2-оксианионов, которые затем атакуют электрофильный реагент - хлораншдрид 37. Такое ацилирование вторичных гадроксильных групп р-циклодекетрина привело к продукту 44 со степенью замещения 1.

(гон), (гОН)7 ^ (г°н)7 л

44

Ацилирование первичных гидроксильпых групп незамещенного {!-цикнодекстрнна хлоран гидридом ацетилсалициловой кислоты проводили в среде пиридина и ДМФА, вводя в реакцию разнос количество хлоран гидрида 37,

оХснз

к°н)7 • Р

¿СХ+

СНа

(£Г~Й

18 ' 45-48 '

Таблица 7. Ацилированис р-яиклодекетрава 18 хлорангидрвдом 37.

1 Продукт Растворитель ' X Степень замещения, {») Выход, % Т. пл., "С

45 2 1 «6 198-202

46 Пнрндик 5 3.5 63 203-205

47 7 7 40 182-185

48 ДМФА 7 2 46 223-226 (разл.)

44* 7 1 60 204-206

* Продукт аципирования по вторичным гвдроксильным группам

Во всех случаях прямое ацилирование р-циклодекстрииа хлорангидридом 37 проходило по первичным гидроксилъны м группам, о чем свидетельствовало смещение сигналов ядер атомов С(бА) продуктов 45-48 в спектрах ЯМР ПС в слабое поле (8е 64 м. д.) по сравнению с соответствующими сигналами в исходном р-ииклодекстрнне (50 60 м. д.) и не наблюдалось каких либо сдвигов сигналов ядер атомов углерода положений С{2) и 0(3) щтаюдекстрииового каркаса, т.е. эти положения не затрагивались при ацилировании.

3. Комплексы включения и конъюгаты р-цнклодекстрина н его силильного производного с лекарственным средствам препарата «Ибупрофен» и его

синтетическими предшественниками Продолжая наши исследования в области создания новых лекарственных форм на основе Р-циклодекстрина н его производиьи, мы обратили свое внимание на другой лекарственный препарат - «Ибупрофен»,- который, как н ((Аспирина, относится к нестероидным противовоспалительным средствам, оказывающим также обезболивающее и жаропонижающее действие. Свое исследование в этой области мы начали с изучения возможности образования соединений включения силильного производного р-циклодекстрина 1 с некоторыми синтетическими предшественниками лекарственного средства препарата «Ибупрофен» и с самой 1-(4-изобутилфенил)-пропноновой кислотой.

На первом этапе мы исследовали получение комплексов включения производного р-циклодекстрина 1 с соединениями 49 и 50, являющимися синтетическими предшественниками «Ибупрофена». Исследования проводили в ДМФА и диоксане, что обусловлено достаточной растворимостью в них исходных

реагентов. Индивидуальность полученных продуктов как соединений включения подтверждалась данными' спектроскопии ЯМР 'Н и ТСХ. В спектре ЯМР 'И соединений включения 51 и 52 фиксированы сигналы протонов производного ß-циклодекстрина 1 и, соответственно, гостей 49 и 50 в интегральном соотношении 2:1. Очевидно, что произошло образование комплекса, в котором на две молекулы «хозяина» 1 приходится одна молекула «гостя» (49 или 50). Таким образом, использование даже избыточного количества «гостя» приводит к образованию комплексов включения в ДМФА состава 2:1 (51 и 52). Интересно, что аналогичная реашня в диоксанс привела к получению комплексов включения другого состава -1:1 53 и 54,

OSiMeit-Bu

/^Л .31

ОН он 1

49, 50

vüy

51,52

53,54

Таблица 8.

Соединения включения Гость Растворитель Т. пл. (разл.), "С Выход, %

51 49: сн /=\ Р ДМФА 277-280 61

53 Диоксап 272-275 67

52 . ДМФА 244-246 55

S4 Диоксан 222-225 57

BiC к. /^Ч J? SS: сн-с Чч /Усн он

н-с V/ Ь,

При взаимодействии силилированного Р-циклодекстрипа 1 с 1-(4-изобутилфенил)-прош1оновой кислотой 55 (лекарственное средство препарата «Ибупрофен») в аналогичных условиях образуется соединение включения, в котором яа одну молекулу «хозяина» приходится две молекулы «гостя». Вероятно, одна

молекула «гостя» находится в полости щштодекстрина, а вторая — с наружной части тора циклодекстрина.

Ранее нами были получены циклофосфорилированные производные 11, 22, в которых введен второй фосфорсодержаий ярус, придающий ббльшую жесткость диклодекстрииовому каркасу. В аналогичных условиях «хозяева» 11,22 с «гостем» 49 в ДМФА образовали соединения включения 56, 57 в которых на одну молекулу «хозяина» приходится одна молекула «гостя» Таким образом, больший размер полости позволяет получать комплексы состава не 2:1, а 1:1,

ОЭМе^-ви)^

В заключение этой работы (конъюгирование) р-циклодекстрина

химическое связывание с ил ильного производного с

мы

и его

хлорангидрндом 1-(4-изобутилфенил)-пропионовой кислоты 58. Ацилирование свободных вторичных гидроксильных 1рупп производного р-цнклодехстрина 1 7 мольными эквивалентами хлорангидрида 58 в пиридине приводит к продукту 59, имеющему по данным спектроскопии ЯМР *Н среднюю степень замещения 6.

(¿аш^Ы НА £ (он ¿И7

нг

НзСГ'СНз 58

(рОЗНИе^-Ви) / \ :

Дополнительно получены аналогичные производные незамещенного р-циклодекстр!ша 60-62 ацилированные по первичным гидроксильным группам, строение которых подтверждено данными ЯМР 'Н, |3С и ТСХ.

<Ц (5н 5Н)т

НЭС Ън, 60-62

58

60: Х-2, «=1.4; 61: Х=5, »=5; 62: Х=7, п-7

Таким образом, нами предложены пути создания комплексов включения и конъюгатов р-циклодекстрина, а также его силильного производного с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофсн», представляющих фармакологический интерес.

***

Полученные соединения (36, 40, 44-47, 62) проходили испытания на антиагрегантную активность в отношении тромбоцитов плазмы крови богатой тромбоцитами в НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН. Фармакологическая активность полученных конъюгатов и соединений включения сравнивалась с эффективностью действия эталонных образцов ацетилсалициловой /ислоты (лекарственный препарат «Аспирин») и 1-(4-изобутилфенил)-пропионовой кислоты («Ибупрофен»), приготовленных в одинаковых концентрациях и испытанных в аналогичных с исследуемыми образцами условиях. Все исследованные образцы проявили антиагрегантную активность. Лучший результат показало производное 46, содержащее 3.5 остатка ацетилсалициловой кислоты по первичным щдроксильным труппам р-щпслодекстрина, Его антиагрегантная активность оказалась значительно выше (почти в два раза), чем у чистой ацетилсалициловой кислоты, несмотря на меньшую весовую долю (почти в три раза) остатков аспирина в испытуемом образце. Аналогичные результаты были получены и для образца 36, имеющего три остатка бензойной кислоты по первичным гндроксильиым группам р-цикподекстрипа, При этом оказалось, что большая степень замещения не способствует повышению антиагрегантной активности. Так, соедшгате 47 со степенью замещения около 7 проявило недостаточную антиагрегантную активность.

При сравнении образцов с одинаковым весовым содержанием остатков ацетилсалициловой кислоты в испытуемом образце (44, 45), самую высокую антиагрегантную активность проявило производное 45, моноацилированное по

первичным гидроксильным группам р-циклодекстрина; аналогичное соединение 44, содержащее остаток ацетилсалициловой кислоты по вторичным гидроксильным группам, показало более низкий результат. Наименее эффективным оказалось соединение включения р-циклодекстрина с ацетилсалициловой кислотой.

Коньюгаты р-циклодекстрипа с ацетилсалициловой кислотой («Аспирин») (47) и 1-(4-изобутйлфенил)-пропио1Ювой кислотой («Ибупрофен») (62) проявляют близкую антиагрсгантнуто активность, что наблюдалось и для соответствующих эталонных образцов, а соединения включения на их основе значительно отличаются друг от друга: адтиагрегангаая активность комплекса включения лекарственного средства препарата «Ибупрофен» с р-циклодехстрином оказалась почти в два раза выше, чем комплекса с «Аспирином».

При одинаковом весовом содержании остатка ацетилсалициловой кислоты, образец 40 монтированного производного проявил более низкую антиагрегантную активность, чем образец 46. Возможно, что это связано как с другим положением ацильных фрагментов, так и с наличием в молекуле кремнийсодержащих групп.

Таким образам, исследованные соединения включения и конъюгаты показали положительную антиагрегантную активность, которая существенно зависит от положения и количества введенных остатков лекарственного средства. По результатам испытаний предложенные образцы рекомендованы для дальнейших фармакологических исследований.

ВЫВОДЫ

1. Впервые проведено систематическое исследование в области фосформирования и ацилирования Р-циклодексгрина и его некоторых производных хлорангидридами фосфористой, фенилфосфонистой и ароматических кислот.

2. Результат фосфорилирования сил ильного производного р-цикло декстрина по вторичным гидроксильным группам хлорангидридами амидов кислот трехвалентного фосфора существенно зависит от природы растворителя, аминов и температуры. На основании выявленных факторов можно осуществлять подбор условий фосфорилирования, приводящих к образованию систем с преимущественным содержанием заданных фосфорных групп.

3. Установлено, что фосфорилирование свободного ß-циклодскстряка приводит к образованию продуктов сложного строения с неселективно (хаотично) замешенными первичными и вторичными гидроксильными группами, содержащих как нециклические диамндофосфитные, так и циклические амидофосфипше фрагменты.

4. Обнаружено, что пиридип при фосфорилироватш ß-циклодексгрина и его некоторых производных хлоранщдридами амидов кислот трехвалентного фосфора способствует преимущественному образованию фосфоциклических структур.

5. Показано, что введение второго фосфорсодержащего яруса позволяет увеличить объем циклодекстриновой полости и усилить акцептирующую способность по отношению к «гостям» ароматической природы,

6. Проведенное исследование открывает возможности направленного получения коньюгатов и соединений включения ß-циклодекстрина и ею производных с производными ароматических кислот, представляющих фармакологический иитерес как противовоспалительные и обезболивающие средства.

7. Испытанные коньюгаты и соединения включения лекарственных средств и ß-оиклодекстрииа показали положительные результаты ангиагрегантпой активности в отношении тромбоцитов плазмы крови и могут быть рекомендованы к дальнейшим фармакологическим исследованиям.

Результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Г.И. Курочкина, H.A. Кудрявцева, И.О. Соболева, М.К. Грачев, Э.П. Нифаптьев / Фосфорилирование пер-б-0-(/мрет-бути лХдиметил)силил- ß-циклодекстрина хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты// Журнал общей химии, 2005, том 75, выпуск 8, с. 1269-1272,0.2 пл. (авторских 30%).

2. М.К. Грачев, H.A. Кудрявцева, ГЛ. Курочкина, Л.К. Васянина, Э.Е. Нифантьев /Особенности фосфорилироватш иер-б-0-(»1рет-бутил)(диметил)силил-р-циклодехстрина хлорангидридом тетраэтилдиа м идофосфорлстой кислоты// Журнал общей химии, 2005, том 75, выпуск 10, с. 1705-1708, 0.2 пл. (авторских 35%).

НА. Кудрявцева, Г.И. Курочюша, MJC Грачев, Э.Е. Нифантьев /Фосфор ил ирование пср-6Ю-(трегаИ5утш!Хдиметил)силил-р-циклодекстрина хлора!ггидрндом диэтилового эфира фосфористой кислоты// Журнал общей химии, 2005, том 75, выпуск 10, С 1757-1758,0.1 пл. (авторских 40%). Н.А. Кудрявцева, Г.И. Курочюша, MJC. Грачев, КЛ. Анфилов, Э.Е. Нифантьев . /Влияние природы растворителя на фосфорилирование пер-6-0-{трет-бугил)(диметил)силил-р-цикяодекС1рина хлорангидридом

тетраэтиллиамидофосфориетой кислоты// Научные труды МПГУ серия: естественные науки (сборник статей), 2005, с. 307-310,0.2 п.л. (авторских 35%). Н.А. Кудрявцева, Г.И. Курочкина, М.К. Грачев, Э.Е. Нифантьев /Исследование ф ос формирования пер-6-0-(трт-бутл)(диметш1)с1шш-р-циклодекстрина хлорангидридом диэтиламида фенилфосфонистой кислоты// Научные труды МПГУ серия: естественные науки (сборник статей), 2006, с. 256-262, 0.47 пл. (авторских 35%),

N.A.Kudriavtseva, G.I, Kurocbkina, М.К. Gratchev, Е.Е. Nifantiev /The peculiarities of phosphorylation of p-cyclodextrin with substituted primary hydroxyls by chloroanhydride of tetraethyldiamidophosphorous acid. Third International Symposium "MOLECULAR DESIGN AND SYNTHESIS OF SUPRAMOLECULAR ARCHITECTURES"// Kazan. Russia. 20-24 September, 2004, 0.06 п.л. (авторских 30%).

Н.А. Кудрявцева, Г.И, Курочкина, MJC Грачев, Э.Е. .Нифантьев / Особенности фосфорилирования гептакис(2,3-ди-0-ацетил)-р-цикяодекстрина

хлораНщдридом тетраэтицдиамидофосфористой кислоты// VIII Молодежная научная школа-конференция по органической химии, г. Казань. 22-26 июня, 2005. С, 104,0.06 пл. (авторских 30%).

Подл, к печ. 09.10.2006_Ш П.Я,_ЗеказЖ Ш_Тир экз.

Типография МПГУ

Введение.

1. Особенности химии и применения циклодекстринов

Литературный обзор).

1.1. Селективная модификация циклодекстринов.

1.1.1. Синтез трет-бутилдиметилсилильных производных p-циклодекстрина.

1.1.2. Удаление силильных защит производных p-циклодекстрина.

1.1.2.1. Удаление силильной защиты обработкой тетрабутиламмонийфторидом в тетрагидрофуране.

1.1.2.2. Удаление силильной защиты фторидом аммония.

1.1.2.3. Удаление силильной защиты эфиратом трехфтористого бора.

1.1.3. Синтез тозилированных производные p-циклодекстрина.

1.1.3.1. Тозилирование первичных гидроксильных групп p-циклодекстрина.

1.1.3.2. Тозилирование вторичных гидроксильных групп p-циклодекстрина.

1.2. Циклодекстрины как вспомогательные вещества в фармакологии.

1.2.1. Производные циклодекстринов, содержащие ковалентно привязанные лекарственные средства (конъюгаты).

1.2.2. Лекарственные средства на основе химически модифицированных циклодекстринов.

2. Особенности фосфорилирования и ацилирования p-циклодекстрина и его производных

Обсуждение результатов).

2.1. Исследование фосфорилирования p-циклодекстрина и некоторых его производных.

2.1.1. Фосфорилирование пер-6-0-(трея7-бутил)(диметил)силил-p-циклодекстрина хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты.

2.1.2. Фосфорилирование пер-(2,3-ди-0-ацетил)-р-циклодекстрина хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты.

2.1.3. Фосфорилирование незамещенного р-циклодекстрина хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты.

2.1.4. Фосфорилирование пер-в-0-(трет-бутил)(диметил)силил-р-циклодекстрина хлорангидридом диэтилового эфира фосфористой кислоты.

2.1.5. Фосфорилирование пер-6-0-(трет-бутил)(диметил)силил-р-циклодекстрина хлорангидридом диэтиламида фенилфосфонистой кислоты.

2.2. Исследование ацилирования p-циклодекстрина и его силильного производного хлорангидридами некоторых ароматических кислот.

2.3. Комплексы включения и конъюгаты p-циклодекстрина и его силильного производного с лекарственным средством препарата «Ибупрофен» и его синтетическими предшественниками.

3. Экспериментальная часть.

4. Выводы.

Циклодекстрины представляют собой регулярно построенные циклические олигосахариды, в которых фрагменты D-глюкопиранозы соединены a-l-4-гликозидными связями. Благодаря своей относительной дешевизне, биоразлагаемости и нетоксичности, они нашли широкое применение в различных областях химии, в первую очередь супрамолекулярной химии, тонком органическом синтезе и в ряде междисциплинарных направлений (см., например, [1, 2]). Особый интерес к циклодекстринам обусловлен как их циклическим строением, так и наличием внутренней гидрофобной полости, способной к образованию соединений включения типа «гость-хозяин» с различными органическими субстратами. Многие важные свойства циклодекстринов, например, растворимость в воде и органических растворителях, способность к образованию соединений включения, могут быть направленно изменены путем селективной модификации их молекул [3]. Однако направленная функционализация циклодекстринов является сложной в экспериментальном отношении задачей из-за присутствия в молекулах этих соединений трех типов различных по природе гидроксильных групп -один набор первичных [при С(6)] и два набора вторичных гидроксильных групп [при С(2) и С(3)], склонных к образованию сильных внутри- и межмолекулярных водородных связей [4]. Первоначально при химической модификации циклодекстринов речь обычно шла об их полном или хаотичном замещении [5], однако в дальнейшем, в связи с тем, что в практическом отношении больший интерес представляют региоселективно замещенные циклодекстрины, внимание стали привлекать именно такие производные [3]. Между тем оказалось, что, несмотря на хорошую разработанность многих методик синтеза применительно к моносахаридам и линейным олигосахаридам, простой перенос этой техники на циклодекстрины оказался невозможен из-за наличия большого количества близких по реакционной способности пространственно сближенных гидроксильных групп, а также из-за наличия внутренней полости, обладающей склонностью к образованию соединений включения с реагентами и, как следствие, изменение «обычного» порядка протекания реакций (см., например, [6, 7]). Поэтому, несмотря на обилие работ по синтезу производных циклодекстринов [2], общие возможности и закономерности их функционализации исследованы ограничено даже в направлении такой популярной реакции как ацилирование. Заметим, что в малой степени изучено влияние на модификацию циклодекстринов таких важных факторов как природа растворителя, мольное отношение реагентов, температура.

В связи со сказанным, мы провели специальное исследование, представленное в виде диссертационного сочинения, посвященное изучению особенностей фосфорилирования и ацилирования 0-циклодекстрина и его некоторых производных. В качестве объектов фосфорилирования были выбраны свободный Р-циклодекстрин, как наиболее доступный субстрат, и его силильное и ацетильное производные, синтез которых к настоящему времени разработан достаточно надежно. В качестве фосфорилирующих агентов мы выбрали хлорангидриды фосфористых и фенилфосфонистых кислот, как обладающие, в отличие от, например, амидов этих же кислот, более высокой реакционной способностью. Конечно, высокая реакционная способность подразумевает меньшую региоселективность фосфорилирующего средства по отношению к гидроксильным группам циклодекстрина. Поэтому представляло особый интерес изучить фосфорилирование p-циклодекстрина агентами, способными к фосфорилированию, в том числе и к циклофосфорилированию, за счет Р(Ш)-хлорангидридной и Р(Ш)-амидной функций.

Планируя эти эксперименты, мы учитывали и перспективу практического использования полученных продуктов. Так, циклодекстрины и их некоторые производные нашли широкое применение как вспомогательные вещества в биохимических исследованиях и в фармакологии [8, 9]. Поэтому на заключительном этапе нашего исследования мы изучили получение комплексов включения и конъюгатов Р-циклодекстрина и его силильного производного с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен». Завершают работу предварительные исследования антиагрегантной активности этих соединений в отношении тромбоцитов крови.

Целями работы являются: Изучение особенностей фосфорилирования Р-циклодекстрина и его некоторых производных хлорангидридами фосфористых и фенилфосфонистых кислот, способными также и к циклофосфорилированию. Исследование возможности регионаправленного ацилирования p-циклодекстрина хлорангидридами некоторых ароматических кислот и получение соединений, представляющих практический интерес для фармакологии как переносчики лекарственных средств. Выяснение возможности образования и состава соединений включения на основе Р-циклодекстрина и его некоторых производных с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен». Оценка антиагрегантной активности полученных конъюгатов и соединений включения Р-циклодекстрина с указанными лекарственными средствами как первая стадия фармакологических исследований.

Научная новизна работы заключается в том, что. впервые проведено систематическое исследование фосфорилирования Р-циклодекстрина хлорангидридами фосфористых и фенилфосфонистых кислот;

- выявлены закономерности влияния природы растворителя и условий реакции на ход и направление фосфорилирования;

- на основе Р-циклодекстрина и его некоторых производных впервые получены конъюгаты с лекарственными средствами препаратов «Аспирин» и «Ибупрофен» и изучено влияние условий реакции на регионаправленность ацилирования;

- изучена возможность образования и состав комплексов включения Р-циклодекстрина и его некоторых производных с упомянутыми лекарственными средствами;

- исследована антиагрегантная активность в отношении тромбоцитов крови полученных конъюгатов и соединений включения на основе Р-циклодекстрина и некоторых производных ароматических кислот, обладающих противовоспалительной активностью.

Практическая значимость.

На основе выявленных закономерностей фосфорилирования Р-циклодекстрина и его производных возможно получать соединения заданной структуры, в том числе и регионаправленно замещенные. Проведенное исследование открывает новые возможности получения соединений включения и ковалентно связанных лекарственных средств с Р-циклодекстрином. Полученные конъюгаты и соединения включения с указанными лекарственными средствами проявили антиагрегантную активность по отношению к тромбоцитам крови и показали перспективность дальнейших фармакологических исследований в этом направлении.

Апробация работы.

Диссертационное исследование выполнено на кафедре органической химии химического факультета МПГУ. С 2003 по 2006 г работа была непосредственно связана с выполнением грантов Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 02-03-32694, № 05-03-33083) и гранта Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ РФ (№ НШ-5515.2006.3).

Результаты работы были представлены и обсуждались на III Международном симпозиуме по молекулярному дизайну и синтезу супрамолекулярных архитектур (Казань, 2004 г.), научных сессиях МПГУ (2005, 2006 гг.), VIII Молодежной научной школе-конференции по органической химии (Казань, 2005 г.).

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 77 схем, 2 графика и 2 рисунка. Список цитируемой литературы включает 106 наименований. Работа состоит из введения, литературного обзора, посвященного особенностям химии и применения циклодекстринов, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения.

4. Выводы

1. Впервые проведено систематическое исследование в области фосфорилирования и ацилирования Р-циклодекстрина и его некоторых производных хлорангидридами фосфористой, фенилфосфонистой и ароматических кислот.

2. Результат фосфорилирования силильного производного Р-циклодекстрина по вторичным гидроксильным группам хлорангидридами амидов кислот трехвалентного фосфора существенно зависит от природы растворителя, аминов и температуры. На основании выявленных факторов можно осуществлять подбор условий фосфорилирования, приводящих к образованию систем с преимущественным содержанием заданных фосфорных групп.

3. Установлено, что фосфорилирование свободного р-циклодекстрина приводит к образованию продуктов сложного строения с неселективно (хаотично) замещенными первичными и вторичными гидроксильными группами, содержащих как нециклические диамидофосфитные, так и циклические амидофосфитные фрагменты.

4. Обнаружено, что пиридин при фосфорилировании Р-циклодекстрина и его некоторых производных хлорангидридами амидов кислот трехвалентного фосфора способствует преимущественному образованию фосфоциклических структур.

5. Показано, что введение второго фосфорсодержащего яруса позволяет увеличить объем циклодекстриновой полости и усилить акцептирующую способность по отношению к «гостям» ароматической природы.

6. Проведенное исследование открывает возможности направленного получения конъюгатов и соединений включения Р-циклодекстрина и его производных с производными ароматических кислот, представляющих фармакологический интерес как противовоспалительные и обезболивающие средства

7. Испытанные конъюгаты и соединения включения лекарственных средств и Р-циклодекстрина показали положительные результаты антиагрегантной активности в отношении тромбоцитов плазмы крови и могут быть рекомендованы к дальнейшим фармакологическим исследованиям.

129

1. Chem. Rev. (special issue) 1998. V. 98. N. 5.

2. Khan AR., Forgo P., Stine K.J., D'Souza V.T. / Methods for Selective Modifications of Cyclodextrins II Chem. Rev. 1998. V. 98. № 5. p. 1977-1996.

3. Croft A.P., Bartsch R.A. / Synthesis of chemically modified cyclodextrins // Tetrahedron. 1983. V. 39. N 9 P. 1417-1474.

4. Глазырин А.Е, Сырцев А.Н, Курочкина Г.И., Кононов Л.О., Грачев М.К., Нифантьев Э.Е. / Необычное региоселективное ацилирование первичных гидроксильных групп Р-циклодекстрина // Изв. АН. Сер. хим. 2003. №1. С. 225-234.

5. Uekama К., Hirayama F., Irie Т. / Cyclodextrin drug carrier systems // Chem. Rev. 1998. V. 98. № 5. p. 2045-2076.

6. Davis M E., Brewster M.E. / Cyclodextrin-based pharmaceutics: Past, Present and Future // Nat. Rev. 2004. V. 3. p. 1023-1035.

7. Wenz G. / Cyclodextrins as building blocks for supramolecular structures and functional units // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994. V. 33. p. 803-822.

8. Cyclodextrins and their industrial uses // Ed. D. Duchene, Editions de Sante. 1987. 448 p.; Hedges A.R. / Industrial application of cyclodextrins // Chem. Rev. 1998. V. 98. N. 5. p. 2035-2044.

9. Cramer F., Mackensen G., Sensee K. / ORD-Spektren und Konformation der Glucose-Einheiten in Cyclodextrinen// Chem. Ber. 1969. V. 102. № 2. p. 494508.

10. Bukowska M., Maciejewski M., Prejzner J. / Trimethylsilylation of cyclodextrins with N-( trimethylsilyl)acetamide in N,N-dimethylformamide // Carbohydr. Res. 1998. V. 308. p. 275-279.

11. Corey EJ., Venkateswarlu A. / Protection of hydroxyl groups as tert-butyldimethylsilyl derivatives // J. Am. Chem. Soc. 1972. V. 94. № 17. p. 6190-6191.

12. Fugedi P. / Synthesis of heptakis(6-0-terMmtyldimethylsilyl) cyclomaltoheptaose and octakis(6-0-/ert-butyldimethylsilyl)cyclomalto-octaose II Carbohydr. Res. 1989. V. 192. p 366-369.

13. Sukegawa Т., Furuike Т., Niikura К., Yamagishi A., Monde K., Nishimura SI. / Erythrocyte-like liposomes prepared by means of amphiphilic cyclodextrin sulfates //Chem. Commun. 2002. № 5. p. 430-431.

14. Nelles G., Weisser M., Back R., Wohlfart P., Wenz G., Mittler-Neher S. / Controlled orientation of cyclodextrin derivatives immobilized on gold surfaces II J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. №21. p. 5039-5046.

15. Zhang P., Ling C.-C., Coleman A.W., Parrot-Lopez H., Galons H. / Formation of amphiphilic cyclodextrins via hydrophobic esterification at the secondary hydroxyl face // Tetrahedron Lett. 1991. V. 32. № 24. p. 2769-2770.

16. Venema F., Baselier C.M., van Dienst E., Ruel B.HM., Feiters M.C., Engbersen J.F.J., Reinhoudt D.N., Nolte R.J.M. / Synthesis and bindin gproperties of novel cyclodextrin dimers // Tetrahedron Lett. 1994. V. 35. №11. p. 1773-1776.

17. BaerH.H., ShenYa., Gonzalez F.S., Berenguel A.V., Garcia J.I. / Synthesis of a cycloheptaose consisting of (l-»4)-linked 7-amino-6,7-dideoxy-a-D-g/wco-heptopyranosyl units: a new analog of cyclomaltoheptaose // Carbohydr. Res. 1992. V. 235. p. 129-139.

18. Boger J., Corcoran R.J., Lehn J-M. / Cyclodextrin chemistry. Selective modification of all primary hydroxyl groups of a- and p-cyclodextrins // Helv. Chim. Acta. 1978. V.61. F. 6. №203. p. 2190-2218.

19. СутягинА.А., Глазырин А.Е., Грачев М.К., Курочкина Г.И., Нифантьев Э.Е. /К вопросу о циклофосфорилировании (/ярш-бутил)(диметил)силильных производных циклодекстринов // Ж. общ. хим. 2001. Т. 71. Вып. 6. С. 942 945.

20. Chiu S.-H., Myles D.C. / Efficient monomodification of the secondary hydroxyl groups of P-cyclodextrin // J. Org Chem. 1999. V.64. № 2. p. 332333.

21. Takeo K., Mitoh H., Uemura K. / Selective chemical modification of cyclomalto-oligo-saccharides via tert-butyldimethylsilylation // Carbohydr. Res. 1989. V. 187. № 2. p. 203-221.

22. Tabushi I., Nabeshima T. / Regiospecific А, В capping onto p-cyclodextrin. chracteristic remote substituent effect on 13C NMR chemical shift and specific taka-amylase II J. Org. Chem. 1985. V.50. № 15. p. 2638-2643.

23. Tian S, D Souza V.T. / Selective protection of the secondary side of P-cyclodextrin // Tetrahedron Lett. 1994. V. 35. № 50. p. 9339 -9342.

24. Rong D., D Souza V.T. / A convenient method for functionalization of the 2-position of cyclodextrins // Tetrahedron Lett. 1990. V. 31. №30. p. 42754278.

25. Ashton P.R., Boyd S.E., Gattuso G., Hartwell E.Y., Koniger R., Spencer N., Stoddart J.F. / A novel approach to the synthesis of some chemically-modified cyclodextrins II J. Org. Chem. 1995. V.60. № 12. p. 3898-3903.

26. Chen Z., Bradshaw J.S., Lee M.L. / A convenient synthesis of mono-6-hydroxy permethylated P-cyclodextrin via tert-butyldimethylsilylation // Tetrahedron Lett. 1996. V. 37. № 38. p. 6831-6834.

27. Teranishi K., Ueno F. / Regioselective silylations of C-2 hydroxyl groups of cyclodextrins dependent on reaction temperature // J. Inclus. Phenom. and Macrocycl. Chem. 2002. V. 44. p. 307-311.

28. Lalonde M., Chan Т.Н./ Use of Organosilicon Reagents as Protective Groups in Organic Synthesis // Synthesis. 1985. №9.817.

29. Dehmlow E.V., Dehmlow S.S. Phase Transfer Catalysis. New York; Bazel; Cambridge; Tokyo: VCH. 1993. 499 p.

30. Clark J.H / Drifluor reagents: non-hygroscopic sources of the fluoride ion // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1978. V. 18. p. 789.

31. Zhang W., Robins M.J. / Removal of silyl protecting groups from hydroxyl functions with ammonium fluoride in methanol // Tetrahedron Lett. 1992. V. 33. №9. p. 1177-1180.

32. Alker D., Ashton P.R., Harding V.D., Koniger R. / Per-6-bromo-per-2,3-dimethyl-p-cyclodextrin // Tetrahedron Lett. 1994. V. 35. №48. p. 90919094.

33. Emert J., Breslow R. / Modification of the cavity of P-cyclodextrin by flexible capping II J. Am Chem Soc. 1975. V. 97. № 3. p. 670-672.

34. Zhong N., Byun H.-S., Bittman R. / An improved sunthesis of 6-0-monotosyl-6-deoxy-p-cyclodextrin // Tetrahedron Lett. 1998. V. 39. № 19. p. 2919-2920.

35. Petter R.C., Salek J.S., Sikorski C.T., Kumaravel G., Lin F.-T. / Cooperative binding by aggregated mono-6-(alkylamino)-p-cyclodextrins // J. Am. Chem. Soc. 1990. V. 112. № 10. p. 3860-3868.

36. Takahashi K., Hattori K., Toda F. / Monotosylated a- and p-cyclodextrins prepared in an alkaline aqueous solution // Tetrahedron Lett. 1984. V 25. №31. p. 3331-3334.

37. Byun H.-S , Zhong N., Bittman R. / 6-O-p-Toluenesulfonyl-P-cyclodextrin // Org. Synth. 2004. Coll. V. 10. p. 690; Shea K.M., Danheiser R.L. / p-Cyclodextrin, 6-(4-methylbenzenesulfonate) // Org. Synth. 2000. V. 77. p. 225.

38. Matsui Y., Okimoto A. / The binding and catalytic properties of a positively charged cyclodextrin // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1978. V. 51. № 10. p. 30303034.

39. Курочкина Г.И., Трушкин И.Ю., Грачев M.K., Нифантьев Э.Е. / Синтез олиго-б-бром-б-дезоксипроизводных p-циклодекстрина // Ж. общ. хим. 2004. Т. 74. Вып. 10. С. 1743 1745.

40. Von Lautsch W., Wiechert R., Lehmann H. / Tosyl- und Mesyl-Derivate der Cyclodextrine //Kolloid-Z. 1954. V 135. №3. p. 134-136.

41. Breslow R., Czarniecki MF, Emert J, Hamaguchi H. / Improved acylation rates within cyclodextrin complexes from flexible capping of the cyclodextrin and from adjustment of the substrate geometry // J. Am. Chem. Soc. 1980. V. 102. № 2. p. 762-770.

42. Von Ashton P. R., Ellwood P., Statoh I., Stoddart J.F. / Synthese und Charakterisierung von Per(3,6-anhydro)cyclodextrinen // Angew. Chem. 1991. V. 103. №1. p. 96-97

43. Onozuka S., Kojima M., Hattori K., Toda F. / The regiospecific mono tosylation of cyclodextrins // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1980. V. 53. № 11. p. 3221-3224.

44. Ueno A., Breslow R. / Selective sulfonation of a secondary hydroxyl group of P-cyclodextrin // Tetrahedron Lett. 1982. V. 23. № 34. p. 3451-3454.

45. Murakami Т., Harata K., Morimoto S. / Regioselective sulfonation of a secondary hydroxyl group of cyclodextrins // Tetrahedron Lett. 1987. V. 28. № 3. p. 321-324.

46. Menger F.A., Dulany M.A. / Chemistry of a heptane-soluble cyclodextrin derivative // Tetrahedron Lett. 1985. V. 26. № 3. p. 267-270.

47. Law H., Baussanne I., Fernandez J.M.G., Defaye J. / Regioselective sulfonylation at 0-2 of cyclomaltoheptaose with l-(p-tolylsulfonyl)-(lH)-1,2,4-triazole // Carbohydr. Res. 2003. V.338. № 5. p. 451-453.

48. Khan A.R., Barton L., D Souza V.T. / Epoxides of the secondary side of cyclodextrins II J. Org. Chem. 1996. V.61. № 23. p. 8301-8303.

49. Khan AR., Barton L., D Souza V.T. / Heptakis-2,3-epoxy-p-cyclodextrin, a key intermediate in the synthesis of custom designed cyclodextrins //J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992. № 16. p. 1095-1162.

50. Coleman A.W., Zhang P., Parrot-Lopez H., Ling C-C., Miocque M., Mascrier L. / The first selective per-tosylation of the secondary OH-2 of P-cyclodextrin // Tetrahedron Lett. 1991. V. 32. № 32. p. 3997-3998.

51. Atwood J.L. et al (eds). Comprehensive supramolecular chemistry Vol. 3: Cyclodextrins. Pergamon. New York. 1996.

52. Coleman A.W., Nicolisl., Keller N., DalbiezJ.P. / Aggregation of cyclodextrins: an explanation of the abnormal solubility of P-cyclodextrin // J. Incl. Phenom. 1992. V. 13. P. 139-143.

53. Andersen G.H., Robbins F.M., Domingues F.J., Moores R.G., Long C.L. / The utilization of schardinger dextrins by the rat // Toxicol, and Appl. Pharmacol. 1963. V.5. № 2. p. 257-266.

54. Hirayama F, Kamada M., Yano H., Udo K., Arima H., Uekama K. / Prolonged plasma levels of ketoprofen after oral administration of its a-cyclodextrin conjugate/ethylcellulose dispersion in rats // J. Incl. Phenom. 2002. V. 44. p. 159-161.

55. Yano H., Hirayama F., Kamada M., Arima H., Uekama K. / Colon-specific delivery of prednisolone-appended a-cyclodextrin conjugate: alleviation of systemic side effect after oral administration II J. Com. Rel. 2002. V.79. №13. p. 103-112.

56. Yano H., Hirayama F., Arima H., Uekama K. / Preparation of prednisolone-appended a-, (3- and y-cyclodextrins: substitution at secondary hydroxy 1 groups and in vitro hydrolysis behavior II J. Pharm. Sci. 2001. V.90. №4. p. 493-503.

57. Djedaini-Pilard F., Desalos J., Perly B. / Synthesis of a new molecular carrier: N-(Leu-enkephalin)yl 6-amino-6-deoxy-cyclomaltoheptaose // Tetrahedron Lett. 1993. V. 34. № 15. p. 2457-2460.

58. Karunaratne D.N., Farmer S, Hancock R.E.W. / Synthesis of Bulky |3-Lactams for inhibition of cell surface p-lactamase activity // Bioconj. Chem. 1993. V. 4. p. 434-439.

59. Coates J.H., Easton C.J., van Eyk S.J., May B.L., Singh P., Lincoln S.F. / Chiral differentiation in the deacylation of 6a-0-2-4-(2-methylpropyl)phenyl.propanoyl-P-cyclodextrin / J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1991. V 11. p. 759-760.

60. Samal S., Geckeler К. E. / Cyclodextrin-fullerenes: a new class of water-soluble fullerenes // Chem. Commun. 2000. №13 p 1101-1102

61. Трошин П.A. / Фуллереновые чудеса //Химия и лсизнь. 2005. № 11. С. 37.

62. Shashadhar S., Kurt G.E. / The first synthesis of water-soluble cyclodextrinazafullerenes // Synth. Commun. 2002. V. 32. №21. p. 3367-3372.

63. De-Qi Y., Kazutaka K., Yasuyuki K., Kahee F. // Synthesis of fullerene-cyclodextrin conjugates // Tetrahedron Lett. 2001.V. 42. № 38. p. 6727-6729.

64. Weiner D.W., Williams W.V., Weisz P.B., Greene M.I. / Synthetic cyclodextrin derivatives inhibit HIV infection in vitro // Pathobiology. 1992. V. 60. №4. p. 206-212.

65. Moriya Т., Saito K., Kurita H., Matsumoto K., Otake Т., Mori H., Morimoto M., Ueba N., Kunita N. / A new candidate for an anti-HIV-1 agent: modified cyclodextrin sulfate II J. Med. Chem. 1993. V. 36. № 11. p. 1674-1677.

66. Ni J., Singh S., Wang L-X. / Improved preparation of perallylated cyclodextrins: facile synthesis of cyclodextrin-based polycationic and polyanionic compounds // Carbohydr. Res. 2002. V. 337. № 3. p. 217-220.

67. Nagai K., Hayakawa K., Kanematsu K. / Nucleobase-functionalized P-cyclodextnns. Preparation and spectral properties // J. Org. Chem. 1984. V. 49. №6. p. 1022-1027.

68. Bost M., Laine V., Pilard F., Gadelle A., Defaye J., Perly B. / The hemolytic properties of chemically modified cyclodextrins // J. Incl. Phenom. 1997. V. 29. №1. p. 57-63.

69. Hirayama F., Mieda S., Miyamoto Y., Arima H., Uekama K. / Heptakis(2,6-di-0-methyl-3-0-acetyl)-P-cyclodextrin: a water-soluble cyclodextrin derivative with low hemolytic activity // J. Pharm. Sci 2000. V 88. № 10. p. 970-975.

70. ShimidzuT., Yamana K., KandaN., Kitagawa S. / Cyclic phosphorylation reaction of diols with tri(l-imidazolyl)phosphine // Bull. Chem. Soc. Jap. 1983. V. 56. № 11. P. 3483-3485.

71. Грачев M.K., Курочкина Г.И., Сутягин А.А., Глазырин A.E., Нифантьев Э.Е. / Циклофосфорилирование пер-6-0-(шрет-бутил)(диметил)силил-р-циклодекстрина//Ж общ. хим. 2001. Т. 71. Вып. 6. С. 938 941

72. Курочкина Г.И., Грачев М.К., Сутягин А.А., Нифантьев Э.Е. / Синтез фосфокэппированных производных Р-циклодекстрина // Ж. общ. хим. 2003. Т. 73. Вып. 12. С. 2056 2057.

73. Нифантьев Э.Е., Глазырин А.Е., Курочкина Г.И., Грачев М.К. / Перефосфорилирование, как специфическая особенность Р(Ш)-перефосфорилированных циклодекстринов // Ж. общ. хим. 2000. Т. 70. Вып. 10. С. 1752- 1753.

74. Курочкина Г.И., Кудрявцева Н.А., Соболева Н.О., Грачев М.К., Нифантьев Э.Е. / Фосфорилирование пер-6-0-{трет-бутил)(диметил)силил-Р-циклодекстрина хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты // Ж. общ. хим. 2005 Т. 75. Вып. 8. С. 1269-1272.

75. Nifantyev E.E., Gratchev M.K., Mishina V.Y., Mustafin I.G. / Thionophosphates of cyclodextrins // Phosph., Sulfur, Silicon. 1997. V. 130. P. 35-41.

76. Кудрявцева H.A., Курочкина Г.И., Грачев M.K., Нифантьев Э.Е. / Фосфорилирование пер-6-0-(т/?еот-бутил)(диметил)силил-Р-циклодекстрина хлорангидридом диэтилового эфира фосфористой кислоты IIЖ. общ. хим. 2005. Т. 75. Вып. 10. С. 1757 1758.

77. Gratchev М.К., Nifantyev Е.Е. / New chiral phosphocontaining heterocycles on the basis of natural oligohydroxyl compounds // Phosph., Sulfur, Silicon. 1999. V. 144-146. P. 597-600.

78. Алехин E.K. / Аспирин: новая жизнь старого лекарства // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 7. С. 85-90.

79. Курочкина Г.И., Кудрявцева Н.А., Грачев М.К., Лысенко С.А., Ннфантьев Э.Е. / Исследование ацилирования Р-циклодекстрина и его силильного производного хлорангидридами бензойной кислоты // Ж. общ. хим. (в печати, 2006, per. № д 6-165).