Синтез 2'-модифицированных 3'-фтор-2',3'-дидезоксирибонуклеозидов с использованием универсальных углеводных предшественников тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ИНСТИТУТ ЕИООРГАНИЧЕСКОЙ ХШИИ

На правах рукописи

/

ПРИКОТА Тамара Иосифовна

УДК 547.455,857.7'853.3

СИНТЕЗ 2'-МОдаЩ{РОВАНШХ 3' -ФТ0Р-2' ,3'-ДВДЕ30КСИ-РИБОНУКЛЕОЗВДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УГЛЕВОДНЫХ ПРВДПЕСТВЕННИКОВ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени „ кандидата химических наук

МИНСК 1993

Работа выполнена в лаборатории химии нуклеотидов и полинук-леотидов Института биоорганичеекой химии Академии наук Республики Беларусь

Научный руководитель:

доктор химических наук И.А.Михайлопуло

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор A.M.Звонок кандидат химических наук D.r.Чернов

Ведущая организация:

Белорусский государстви.шый университет

Защита диссертации состоится "

" 30 U^LAA- 1993 Г. в •# часов на заседании Специализированного совета Д 006.22.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук, при Институте биоорганической химии Академии наук Республики Беларусь (г. Минск, ул. Жодинская, 6/2, зал заседаний Ученого совета)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биоорганической химии AHB

Автореферат разослан Л 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного

совета, кандидат химических наук /Литвинко Н.М./

Институт биоорганической химии AHB, 1993

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В течение последних лет осуществлен синтез большого числа аналогов природных рибо- и 2'-дезоксирибонук-леозидов, у которых гидроксильная группа при СЗ' атоме замещена на атом фтора. Выло показано, что в ряду этих соединений многие обладают многообещающей биологической активностью. Например, широким спектром биологических свойств обладает 3'-фтор-2',3'-ди-дезокситимидин. 5' Трифосфаты 3'-фтор-2'.З'-дидеэоксирибонуклео-зидов природных гетероциклических оснований являются субстратами ряда ДНК-полиыераз. Встраиваясь в растущую цепь ДНК, они терминируют ее, что позволило использовать их для сиквенса ДНК по Зэнгеру. Эффективными терминаторами биосинтеза РНК под действием ДНК-зависимой РНК-полимеразы из Е. с о ЕС оказались 5'-трифосфаты 3 -фтор-3 -дезоксирибонуклеозидов.

Несмотря на определенные достижения в области синтеза этого класса соединений, получение их представляет сложную проблему. Это обстоятельство, а также интересные биологические свойства явились для нас стимулом поиска альтернативных схем синтеза этого класса соединений. Кроме того, представляло интерес изучить как синтез, так и биохимические свойства различных 2'-модифицированных 3'-фтор-2'.З'-дидеэокс^рибонуклеоэидов, которые к началу исследования не были известны.

Целью настоящего исследования является разработка универсального метода синтеза разнообразных 2'-модифицированных'3'-фгор-2 '.З'-дидезоксирибонуклеозидов природных гетероциклических оснований и 5-фторурацила для изучения их биологических.свойств и возможностей практического применения.

Научная новизна. В результате выполненного исследования изучена реакция замещения 2-тозилоксигруппы в 5-0-бензил-2-0-тозил-3-фтор-3-дезокси-0-С-арабинофуранозиде и соответствующем 5-0-бен-зоате. Найдены оптимальные условия для замещения тозиЛоксигруготы 1а бензоилокси- и азидогруппу и атом хлора. Таким образом, осуществлен новый подход к синтезу производных З-фгор-З-дезокси-З)-мбсфуранозы, а также синтезированы производные ранее неизвестных 2-азидо- и 2-хлор-3-фтор-2,3-дидезокси-2> -рнбофураноз, которые юпользованы для получения соответствующих нуклеоэидов. Раэрабо-■ан стереоселективный метод си, теза 1,5-ди-0-бензоиЛ-3-фтор-2,3-,идезокси-ог - и р-1) -зритро-пентофураноз, использованных в ка-естве гликозилирующих агентов в синтезе 3'-фтор-2',3'-дидезок-

сирибонуклеозидов. Осуществлен альтернативный синтез этих нуклео-зидов восстановлением 2'-хлор-3'-фтор-2',3'-дидезоксирибонуклео-зидов. 2/-Азидо-3'-фтор-2',3/-дидезокси-р -2-рибонуклеозиды превращены в соответствующие 2/-аминопроизводные.

Положения, выносимые на защиту:

1. Новый подход к синтезу производных З-фгор-З-дезокси-]) -рибофуранозы. Синтез производных ранее неизвестных 2-хлор- и 2-азвдо-3-фтор-2,3-дидезокси-2> -рибофураноз.

2. Восстановление 2,5-ди-О-бензоил-З-фтор-З-дезокси-Э -ара-бино- и--рибофуранозилбромидов действием гидрида трибутилолова.

3. Гликозилирование персилилированных природных гетероциклических оснований и 5-фторурацила метил 2-хлор- и 2-азидо-5-0-бензоил-3-фтор-2,3-дидезокси-^ -2> -рибофуранозидами.

4. Синтез 3'-фтор-2',3'-дидезоксирибонуклеозидов.

5. Синтез 2'-ашшо-3'-фтор-2',3'-дидезоксирибонуклеозидов.

Практическая ценность работы. Разработанные методы синтеза

з'-фтор-2',3'-дидезоксирибонуклеозидов, обладающих широким спектром биологических свойств, позволяют нарабатывать эти соединения в препаративных количествах. Предложен высокоэффективный метод превращения азидогруппы в аминофункцига.

Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы и получено 5 авторских свиде-тельсть. Основные результаты работы докладывались на УП1 Симпозиуме по химии компонентов нуклеиновых кислот (г. Бехине, Чехословакия, 1990 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обгора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Материал изложен на 149 страницах, включая 14 таблиц и список литературы, состоящий из 15^. источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. ■ Син'.ез производных З-фтор-З-дезокси- и 2-модифицированных 3-фгор-2,3-дццезокси-3> -рибо$ураноз

В качестве исходного соединения в синтезе производных 3-фтор-З-дезокси-3)-рибоф>ранозы был использован р -метиларабинизид 6, полученный из доступной 2> -ксилозы следующим образом. Первоначально по методу Бейкера были получены индивидуальные ы- и

метилгликозида ¿а и 16. Тозилированием в пиридине изомера ¿6 был получен тозилат 26, который в две стадии был превращен в эпоксид 36, бензилированием последнего бензилом бромистым в диоксане в 1.,:исутствии гидрида натрия был получен метилглмкозид 4б Р дальнейшем для наработки исход. :ых соединений в препаратив!^к количествах была использована следующая схема превращений: смесь ано-мерных ксилозидов 1а,б по вышеописанным реакциям была4 превращена в смесь ликсоэпоксидов 4а,б, которая колоночной хроматографией была разделена на индивидуальные аномеры 4а и 46. Обработка изомера 46 смесью кнРг/Иаг в кипящем этиленгликоле дала фторвд 56 с выходом 31%, тозилированием которого был полнен кристаллический тозилат 6 с выходом 89$.

Л-ксилоза ■

ОЙ

1а,6 И=Н 2а,6 Н=Тв

За,б Н=н 4а,б Н=Вв1

46

ВгЮ.

56 б

ОСН,

а - -аномэр б-р -аношр

Р

При действии на арабинозед 6 бензоата калия или натрия в кипящем диметилсульфоксиде (ДМСО) в течение 4 ч после колоночной хроматографии на силикагеле были получены метилрибозвды 7 и 8 с выходами 40% и 2й%, соответственно. При добавлении в реакционную смесь дибензо-18-краун-6 выход рибозида 8 увеличивался до 37% при сохранении выхода соединения 7 на прежнем уровне. Для препаративных синтезов смесь продуктов реакции обрабатывали I) хлористым бензоилом, при этом после колоночной хроматографии с выходом 71% получали рибозид 7, или 2) метанолом, насыщенным при 0° аммиаком, у получали с выходом 70% рибозид 8. Каталити-

ческсе гидрирование соединений 7 и 8 над 10<£ Рс//С приводило к образованию рибозидов 9 и 10 с выходами 98# и 89,5^. Бензоилиро-ванием этих соединений хлористым бензоилом в пиридине был получен дибенэоат П_б с выходом 9СК в обоих случаях. Ацетолиз соединения 116,смесью уксусная кислота/уксусный ангидрид/серная кислота давал смесь аномерных ацетатов 12а,б с выходом 895".

2 Й=В2 2 II1 «=н,

3 Н=Н 10 Л1=Н2=Н

Ц й1=Н2=В2

12а, б

Первоначально для синтеза производных 3-фтор-2,3~дидепок-си~Ю-рибофуранозы, модифицированной по С2 атому, был использован тозилат б. Реакция нуклеофильного замещения 2-тозилоксигруп-пы на .азидогруппу ь соединении 6 проводилась в ДМСО при 150°С в течение 10 ч. Выхс азида 13 составил 37*. Также низким (36,9*) оказался сыход хлорида 14, полученного при действии на тозилат 6 хлористого лития. Реакция проводилась в ДМСО при 180°С в течение 2 ч. Низкий выгод соединений 13 и 14, видимо, связан с их нестабильностью в условиях реакции.

.12 х=к3

14 Х=01

Более эффективным для получения производных 3-фтор-2,3-диде-зокои-1>-рибофуранозы, модифицированной по С2 атому, оказалось использование тозилата 18, синтез которого был осуществлен двумя способами. В первом, соединение 18 было полнено бензоилированием тозилата 15, образупщегося в результате каталитического гидрирования арабинозида б. Суммарный выход на две стадии составил 85$. Второй вариант заключался в каталитическом гидрировании фторида 5бс образованием арабинозида 16 (.95%), обработкой которого хлористым тозилом в пиридине был.получен дитозилат 17 с выходом 90%. Соединение 22 трансформировано в тозилат 18 с практически количественным выходом действием избытка бензоата калия в кипящем диметилформамиде (ДМФА) в течение I ч.

15 н1=н, Й2=ТЯ

16 К1=1^=Н

ц л1-я2-те

18 И1 =Ва, 112»Тв

Нуклеофильное замещение тозилоксигруппы в соединении 18 действием азида натрия в ДМСО проводилось при температуре 180°С г течение I ч и сопровождалось частичным дебензоилированием как входного ттилата 18, так и продукта реакции - соединения 196. юэтому смесь продуктов реакции обрабатывалась хлористым бензо-[лом в пиридине и после хроматографии на силикагеле были выделе-1Ы азид 196 с выходом 61% и исходный тозилат 18.

18

__

Р К3 196

При действии на тозилат 18 хлористого лития в ДМСО в тече-ие 2 ч при температуре 200°С после хроматографии на силикагеле ыпи выделены хлорид 216 с выходом 72?. и исходный тозилат 18. оединение 216 было получено также из хлорида 14 каталитическим идрированием с образованием рибозида 20 и последующим бензои-ированием.

ВаО

1СН.

'3

ко

осн.

Р С1

Р 01

21а,б

14, к=ви1

20 И=Н

Ацетолиз соединений 196 и 216 смесью уксусная кислота/уксусный ангидрид/серная кислота дал смесь аномерных ацетатов 22а,б и 23а,б с выходами 80% и 87$, соответственно.

2. Синтез 1,5-ди-0-бензоил-3-фтор-2,3-д',-дезокси-оо- и -ддщдд-пентофураноз

Синтез производных 3-фтор-2,3-дидозокси-3)-зритоо-пентофу-раноэы, как полупродуктов в синтезе соответствующих нуклеозадов, представляет сомоет лтельную проблему. Для ее решения в качестве исходных соединений нами'первоначально были использованы ди-бензоаты 246 и 24а, полученные бензоилированием арабинозида 166, а также его с* -аномера 16а. При действии на бензоаты 246 и 24а бромистого водорода в хлористом метилене в обоих случаях была получена смесь аномерных бромидов 25а,б, которая без дополнительной очистки обрабатывалась гидридом трибутилолова в присутствии азобисиэобутиронитрила (АИЕН) в кипящем толуоле. После хроматографии реакционной смеси на силикагеле были получены дибенэоат 27 с выходом 5-20% и производное /$-эритрозы 26б с выходом 7085$. Образования в реакции л-бензоата 26а не наблюдалось (ТСХ).

Р X

16а,б Н=Н 24а,б

25а,б

ВгО_ 0 ОВя

ВгО

V7

р

Так как последняя реакция протекает стереоселективно с цис-миграцией 2-0-ацильной группы и позволяет получать индивидуальные аномеры, представляло интерес изучить ее на производных 3-фтор-З-дезокси-З) -рибофуранозы. С этой целью дибензоаты 116 и На были превращены вышеописанным способом в смесь бромидов 28а.б. Неожиданно, радикальное дезохсигенирование этого соединения протекало медленно, а длительное кипячение реакционной смеси приводило к ее потемнению. При этом выход желаемого сс-бензоата 26а составил 2С -25$. С таким же выходом было ввделено производное 1,4-ангидрорибитола 29. Следует отметить, что в этом случае не наблюдалось образование в-бензоата 266 (ТСХ).

Первой стадией этой свободнорадикальной реакции является образование С1 гликозилрадикалов 30 и 32, которые, видимо, могут взаимодействовать с гидридом трибутилолова с образованием дибен-зоатов 27 и 29, или подвергаться цис-стереоселективной перегруппировке с- образованием С2 гликозилрадикалов 31 и 33, взаимодействие которых с гидридом трибутилолова приводит к соединениям 266 и 26а.

25а,б

+Ви38пН

-Вц^п*

ВиО

ВяО-1

у/

р

аа 21

-Вц^гг | чВ" ,ЗпН -Вц^п* | +ВиэБпК

22

б

Ч-Вц^пН

-Ви^Зп»

ВгО

ВяО

V ОВг

32

Ви^Эп-

29

ч-Ви^ЬиН -Ви^Бп

ОВг

21

+Ви3БпН

ш

Интерес пред :авляет тот факт, что в случае радикалов 30 и 31 термодинамически более стабильны!-', является последний, напротив, в случае рибозилбромидов оба радикала - первоначально образующийся 32 и в результате перегруппировки 33 - стабильны ь равной мере.

3. Гликозилигование гетероциклических оснований производными 2-модифициро»анных 3--угор-2,3-дидезокси-3)-рибоф,утушоп

Реакция глнкозилирования осуществлялась но методу Форбриг-гена, который заключается в кгчценс.ач персилилированных гетероциклических оснований с 1-п.цилок|")г - или 1 -рлкоксчпрош'волнч'ми углеводов в присутствии кизлог Лю^лч ч дихлоготане или аце~г-недриле. Несмотря на то. что .'•«».¡•.»•».«ч гп."«,?|>дп>у«чйви' агенток

являются перацилсахара и лерацилгалагенозы, использование метил-гликозидов в некоторых случаях имеет определенные преимущества, хотя и требует, как правило, более жестких условий.

Конденсация 2,4-бис(триметилсилил)тимина с' метилрибозидом 19б проводилась в кипящем ацетонитриле в присутствии триметилси-лилтрифторметансульфоната (ЖС-ТФС) в течение 5 ч при соотношении реагентов основание/сахар/катализатор 2:1:3. После обработки и хроматографии на силикагеле из реакционной смеси были выделены: смесь аномерных рибозидов 19а.б (10$), смесь <*- и ^-нуклеоэи-дов 34а,б с выходом 5£К (соотношение : £ аномеров —1:3 по сигналу аномерных протонов в ШР-спектре) и ациклический нук-леозид 35 с выходом 12Деблокированием смеси нуклеозидов 34а.б насыщенным при 0°С раствором аммиака в метаноле была получена смесь соединений .б, хроматографическое разделение которой на силикагеле дало индивидуальные нуклеозиды 386 и 38а с выходами 66? и 22*, соответственно. Деблокированием ациклического нуклео-зида 35 в вышеуказанных условиях был получен нуклеозщ 39 (80%). Для подтверждения структуры это соединение было превращено в ди-ацетат 42 действием уксусного ангидрида в пиридине.

При кипячении 2,4-бис(триметилсилил)-5-фторурацила с рибози-дом 196 в ацетонитриле в присутствии ТКС-ТФС в течение 3 ч при соотношении реагентов, укапанном выше, после обработки реакционной смеси и громатографии на силикагеле была получена смесь аномерных рибозидов 19а. б с выходом 1&?~ и смесь «-и ^-нуклеозидов 36а.б с общим выходом 61^ (соотношение с* : ß аномеров 1:1,5 по сигналу аномерных протонов в ^Н ЯМР-спектре). Деблокированием этой смеси аммиаком в метаноле с последующей хроматографией на силикагеле были получены нуклеояид 406 и его л-ано-мер 40а с выходами 55# и 3соответственно.

При взаимодействии 2,4-бис(триметилсилил)-4-М -бензоилцито-зина с азидом 196 в кипящем ацетонитриле в присутствии 1МС-ТФС в течение 5 ч при соотношении реагентов 2:1:3 была получена смесь аномерных метилрибозидов 19а.6 и индивидуальные нуклеозиды 376 и 37а с выходами 2Э£ и 8*. Замена ТМС-ТФС на четыреххлористое олово привела к заметному увеличению выхода нуклеозцдных продуктов. Соединения 19а,б, 376 и 37а были получены в этом случае с выходами 16я'-, 40^ и 10"', соответственно. Обработкой соедуп'ений 376 и 37а аммиаком в метаноле были полугены нуклеояид 416 с вн-ходом 09? и его сс-аномер 41а с выходом 91"'.

Я1-Н, Е2«Вг ¿2 ^»^вАо

■ Образование о<,р -нуклеозццов в изученных синтезах находится в полном соответствии с общепринятым механизмом реакции гли-козилирования, согласно которому в результате взаимодействия гликозилирующего агента 196 с ТМС-ТФС образуется высокореакцион-носпособный ион структуры А, По этому механизму, вероятно, происходит аномеризация рибозкда 196 в его «• -аноиер 19а.

■ШС-МС

ВаО

ООН,

196

ВиО

^ ТФС" тас+оснз

19а

/ \

34а,

Вццеление ациклического нуклеозида 35 свидетельствует о том, что атака ТМС-ТФС может осуществляться по кислороду цикла с образованием промежуточного ациклического иона структуры Б, взаимодействие которою с 2,4-би 'триметилсилилЬиминои щч о, дит к нуклеозиду 35. Подобный механизм был предложен для объяснения образования ациклических производных в проценте вцетплиза углеводов.

•ШС-ТФС

ВгО

о- тас+

СН=Г-ОСН3 Т®Г

196

При гликозилировании силильных поиэводных пуриновых оснований перацилсахарами в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса образуется смесь 7-М - и 9-N-изомеров. При этом оптимальным для получения 9-N -изомеров в случае аденина является трехкратное количество катализатора по отношению к исходным компонентам. Гли-козилирование силильных производных 2-N-ацилгуанина приводит, как правило, к образованию 7-М - и 9-N-производных, причем в отдельных- случаях первые образуются преимущественно.

Конденсация б,9-бис(триметилсилил)-6-И -бензоиладенина с метилрибозидом 1£б проводилась в смеси дг-тлорэтана с ацетонитри-лом (соотношение 1:2 по объему) в присутствии четыреххлористого олова с кипячением в течение 5 ч при соотношении реагентов 2:1:5. После обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле была получена смесь аномерных рибоэидов 19а.б с выходом 13£ и • индивидуальные нуклеозиды 436 и 43а с выходами 57? и 19Я. Деблокированием этих соединений аммиаком в метаноле был получен нук-леозид 466 и его А-аномер 46а с выходом 85% в обоих случаях.

При кипячении 2,6,9-трис(триметилсилил)-2-М -ацетилгуанина с рибозидом 196 в течение 3 ч в ацетонитриле в присутствии ТМС-ТФС с соотношением реагентов, как и в случае с 6-N -бензоиладе-нином, была получена смесь продуктов реакции, из которой после колоночной хроматографии на силикагеле были выделены индивг у-алъный 9-(2-азидо-5-0-бензоил-3-фтор-2,3-дидезокси-о( -Ь-рибофу-ранозил)-2-N-ацетилгуанин (44а) с выходом 22^ и смрсь нукпеояи-дов 446, 456 и 45а с выходом 7СК. Обработка соединения 44а аммиа ком в метаноле давала нуклеозид 47 (выход 12* в рпсчете на взятый в реакцию рибозид 196). Деблокированием смеси нуклро:п\цов 44а и 45а.б в вышеуказанных условиях и двукратной ■согуятргр'ф'-

ей на силикагеле были получены 7-(2-азидо-3-$тор-2,3-дидезокси-р -Л -рибофураиояил)гуанин (49б) с выходом 29й, его <* -аномер 49а с выходом 13,5^ и 9-(2-азцдо-3-фтор-2,3-дидезокси- ^-0>~ри-бофураноэил)-2-М-ацетилгуанин (48) с выходом 19^. (Выходы нук-леоэидов. приведен« в расчете на взятый в реакцию рибозид 196).

43а.6 R»Bz, B»6-K-Bz-Ade 44а,б R=Ba, E=2-H-Ac-Gua 45а,б R=Ba, B«a-N-Ao-7-N-fiua

R»H, B-Ada R=>H, 3=0ua R«H, B=2-N-Ac-Gua H«H, B«7-H-Oua

Гликозилирование персилилированных гетероциклических оснований рибоэидоы 216 проводилось в условиях, аналогичных гликози-лированию рибозидом 196. Использование метилгликозида 21б в качестве гликозилируицего агента преследовало цель установить эффективность атома хлора в качестве стерического фактора для увеличения выхода желаемых р> -нуклеозидов на стадии нуклеозидного синтеза. Таким образом, атом хлора выступал в качестве "проходящей стерической группы" в синтезе 3'-фтор-2',3'-дидезокси-£-2» -рибофураноэидов ряда гетероциклических оснований.

При взаимодействии 2,4-бис(триметилсилил)тимина с рибозидом 216 в присутствии ТМС-ТФС в кипящем ацетонитриле в течение 5 ч, после обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле была выделена смесь аномерных рибоэидов 21а,б с выходом 19?, а также смесь нуклеозидов 50 а,б с выходом 48^, Деблокиро- I ванием этой смеси аммиаком в метаноле с последующей хроматографией были получены индивидуальные нуклеозмды 546 и 54а с выхо-( дами Щ и 2.7t. .

. Аналогичным образом, из 2,4-бис(триметилсилил)-5~фторураци-ла и рибозида 216 при кипячении в тече ига 3 ч после обработки

46а,б

47

48

49а, б

реакционной смеси и хроматографии на силикагеле была получена смесь аномерных рибозидов 21а,б (16%) и смесь аномерных нуклео-эвдов 51а,б с выходом 81$, После-деблокирования этой смеси аммиаком в метаноле и хроматографии на силикагеле были получены нук-леозид 55б и его « -аномер 55а с выходами 54$ и 27,5$.

Конденсация рибодида 2&5 с 2,4-бис(тршетилсилил) -6- У -бен -зоилцитозином проводилась в ацетонитриле в присутствии четнрех-хлористого олова при кипячении в течение 4 п. После обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле были получены; смесь рибозидов 21а,б (16$) и индивидуальные нуклеоенды 526 и 52а с выходами 40$ и 10$, соответственно. Дебяокированием соединений 526 и 52а сиял паком в метаноле были получены нуклеозид 566 с выходом 78$ и его «-аномер 56а с выходом 79,5$.

Взаимодействием 6,9-бис(триметилсилил)-6-М-бензоиладенина с рибозидом 216 в смеси растворителей дихлорэтан-ацетонитрил в присутствии четыреххлористого олова в течение 5 ч после обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле была получена смесь аномерных рибозидов 21а,б (7,5$) и индивидуальное нуклеозиды 536 и 53а с выходами 65,5$ и 9$, Обработкой этих соединений аммиаком в метаноле были получены нуклеозиды 57б и 57а с выходами 82$ и 77$,

* (П

50а,б В»Ва, В»2Ьу ■

51а,б В°Вг, В-5-Р-ига 52а, б В-4-Н-Вв-Су1:

53а.б» Я=Вв, Воб-Я-Вг-АДа

54а,б Н»Я, • В*Т1гу . ,

55а, б П="Н, в*5-1'~ига

56а,.б, В«.Н, Й-СП 57а,б в=Айе

Смеси аномерных рибозидов 19а.б и 21а,б, полученные в результате реакции гликозилирования, были превращены в ацетаты 22а.б и 23а,б действием смеси уксусная кислота/уксусный ангидрид/серная кислота и последние были использованы в реакции конденсации с 2,4-бис(триметилсилил)-5-фторурацилом.

Так, при выдерживании ацетата 22а,б с 2,4-бис(триметилси-лил)-5-фгорурацилом в ацетоь..триле в присутствии ТМС-ТФС (соотношение реагентов 1:2:1) в течение 5 ч при комнатной температуре из реакционной смеси после обработки и хроматографии на сили-кагеле были выделены: кепрореагировавшая 1-0-ацетил-2-азидо-3-фтор-2,3,-дидезокси-ос -Ь-рибофураноза (22а) (выход 1Щ> в расчете на взятую в реакцию сыесь аномерных ацетатов 22а,б с соотношением аномеров ^1,5:2 по сигналу аномерных протонов в Н ЯМР-спектре) и индивидуальные нуклеозиды 366 и 36а с выходами 69?? и При конденсации 2,4-бис(триметилсилил)-5-фтор:^ацила с рибоаидом 23а.б в вышеописанных условиях реакция протекала очень медленно. Через 48 ч после обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле была выделена непрореагировавшая смесь аномерных ацетатов 23а.б (43£) с тем же соотношением ано-меров, что и до реакции, и индивидуальные нуклеозиды 516 и 51а с выходами <УН и 12,5?, в расчете на прореагировавшую смесь ано-меров 23а.б. °

Следует отметить, что во всех рассмотренных случаях происходило преимущественное образование р-нуклеозидов, что, по-видимому, можно объяснить стерическими препятствиями, создаваемыми заместителем при С2 атоме, атаке иэ сь-области. При этом атом хлора в качестве "проходящей стерической группы" оказался, на нага взгляд, недостаточно эффективным.

В целом результаты этого исследования существенно дополняют литературные данные о роли различных факторов на стереохимию реакции гликоэилирования гетероциклических оснований и выход нук-леозидных продуктов реакции.

'4, Синтез 3' -$ггот>-2',3'-дидеэокситимидина и родственных соединения

В результате недавних исследований было показано, что 3'-фгор-2' ,3'-дидеэокситимидин обладает сравнимой активностью в отношении вируса иммунодефицита человека с клинически широко при-

меняемым З'-е идо-2',3'-дедеэокоитимидином. Кроме того, при совместном применении З'-фтор- и 3'-аэидб-2',3'-дидезокситимидин обнаруживают более сильный противовирусный эффект, чем каждый ив препаратов в отдельности. Все это обуславливает значительный интерес к разработке эффективных методов синтеза 3'-фтор-2',3'-ди-дезокситимидина. Нэ;.'и изучено два поди да к синтезу этого соединения, а также родственных соединений, а именно, конденсация персилилированных оснований с бензоатвми 266 и 26а и трансформация хлоридов 50а,б, 51а,б, 526. 53а.6. 546, 56а.б и 5Уб.

Конденсация 2,4-бис(триметилсилил)тимина с и <*-дибен-зоатами 266 и 26а в присутствии ТМС-ТФС проводилась при комнатной температуре в ацетонитриле. При соотношении реагентов сахар/ основание/катализатор 7:2:1 и выдерживании реакционной смеси в течение 3 ч в случае р -ансмера 266 и 5 ч в случае -аномера 26а происходило преимущественное образование уз-нуклеояида 586. После обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле в обоих случаях были выделены значительные количества непрореа-гировавших гликозилирующих агентов в виде смеси аномеров. В изученных условиях ^-аномер 266 оказался более реакционноспособным, чем ы -аномер 26а. Увеличение времени реакции приводило к полной трансформации углеводной компоненты, при этом соотношение р -нуклеозида по отношении к ос-нуклеозиду уменьшалось.

При использовании в реакции конденсации 3 зкв. катализатора разница в реакционной способности аномеров 266 и 26а »те обнаруживалась, гликозилированпе протекало быстро и сопрововдалось заметным осмолением. Значительное осмоление реакционной шее« наблюдалось при использования 5 див. катализатора, реавдпа протекала в этом случае в течение нескольких минут*

Обиазующаяся в результате реакции смесь ■ечтедютенйй 58а.6, збрабаа талась мт.шаком в метаноле для удаяеши защитной группы 1 после колоночной хроматографии на силияагвй® •бшт получены ин-цтеидугпыгае и об-н.уклеоз»ды £06 и 60а.

Результаты гликопилирования 2,4-бис(ч<я®»»Уядауялил)тимина ¡ензоатами ^66 и 26а предо.тав.ченн в твбжгце.

При конденсации дибен.чоята 260 с 6 примет иле ил ил)-6 -

V -бенг иляденином в смеси ацетонитрил-дихзгорэтан В присутствии ,. зкв. четьфеххлористого олова в течение I ч при 'комнатной тем-ера'1;.ре <мла получена смесь аномерных нуклеозидов 59а,б, дебло-ирс-анием которой яммияком в метаноле с последующей хроматогра-

Таблица

Гликоэилирование 2,4-бис(триметилсилил)тимина I,5-ди-0-бензоил-3-фтор-2,3-дидезокси-р - и с* -3) -эритро-пентофуранозами 26б и 26а

Условия реакции Продукты реакции

№ эксп. Сахар Мольное отн. ТМС-ТФС к сахару Время (час.) Непрореаг. сахар, % Выход нуклеози-Дов, X $>/<*. соотн.)

I 26а 1,0 экв. 5 54 *х 33х (Юг.')

2 266 1,0 экв. 3 23** 60х (6:1)

3 266 1,0 экв. 18 - 69 (2,6:1)

4 266 1,5 экв. 2 - 89 (1,6:1)

5 Ш 2,0 экв. 0,5 - 87 (2,2:1/

6 266 3,0 экв. 0,5 77 (2,7:1)

7 26а 3,0 экв. 0,5 - 75 (2,5:1)

8 2бб 3,0 экв. 1/6 - 87 (2,8:1)

9 266 5,0 экв. 1/60 - 70 (2,2:1)

Температура реакции во всех случаях комнатная.

* Вцход и аномерное соотношение нуклеозидов определялись пос. обработки реакционной смеси и хроматографии на силикагеле. В I тальных случаях после деблокирования реакционной смеси аммш ком в уетаноле и■ хроматографии на сшм-'-агеле.

к* В виде смеси анамероп

фией на силикагеле были получены индивидуальные нуклеозиды 61б и 61а с выходами и 6СК, соответственно.

ВеО

0В2

ЯО

26а, б

I 56а,б , в»'^ | 59а,б В»б-Я-М-Мё

— I ¿0а,б Н«Н, В=Тлу |61а,б Н=Н| в=айй-

С другой стороны, синтезированные нами 3' -фтор-2'-хлор-2/,3'-дидезоксирибонуклеозиды представляют удобные промежуточные соединения для синтеза соответствующих 3'-фтор-2',3'-диде-зоксинуклеозидов. Для трансформации хлорнуклеояидов в дезокси-нуклеозидн было использовано радикальное восстановление гидридом трибутилолова в присутствии АИБН.

Восстановление блокированных нуклесзидов 50а,б, 51а,б, 52б и 53а,б гидридом трибутилолова проводилось при кипячении в диок-сане. После окончания реакции остаток обрабатывался ачмиаком в метаноле для удаления защитных групп, конечные продукты очищались колоночной хроматографией на силикагеле, выходы де?окси-нуклеозидов составили 74-89?. С неожиданно низким выходом (ЗСК) был получен 3'-фтор-2',З'-дидезоксицитидш (636).

НО-

03.

В*-Т)1у

51а, б П-В?. ,

.в^.-'т-вг-суъ

I) - Г- г > ^г.-'Аг'!|'г

■> I ■ 1 I ¿у

Г.7^

бОя.б В='Г)|у 63а.Г>

-ге-

Иами было также осуществлено восстановление гидридом трибутилолова деблокированных нуклеоэидов 546, 556, 5ба,б и 576. Реакция проводилась при кипячении в смеси диоксан-метанол (1:1 по объем^, протекала без осложнений и приводила к образованию 3'-фтор-2',3'-дидезоксинуклеозидов с высокими выходами.

5. Синтез 2/-аыино-3'-фтор-2/.З'-дидезоксирибонуклеозидов

Синтез указанных соединений был осуществлен с целью изучения их цито- и виростатической активности. При восстановлении аз идонуклео з идо в 386, 406 и 41б трифенилфосфином выходы амино-^клеозидов 64-66 составили 81-85$. В случае пуриновых нуклеоэидов промежуточные продукты оказались весьма стабильном и требовалась длительная обработка аммиаком для получения соответствующих аминопроизводных. во__ . в

I 1

яу

346 К°Вв, В-Тйу

366 Н=Вг, В-г-г-ига 43б В=6-11-Вг-А<1е

386 Н-Н, В=Т11у

40б Е»Н, В=5-Р-ига

41б 2МЗ, ВаСу1;

466 н=н, в»лав

Нами найдено, что радикальное восстановление азадонуклеози-дов гидридом трибутилолова в присутствии АИБН является эффективным альтернативным методом превращения аз идо группы в аминофунк-циа. Перпоначгчьно для восстановления были использованы блокированные нуклеозиды 346, 36б и 436. Реакция проводилась при кипячении р диоксане с 2 экв. гидрида трибутилолова в течение 1530 мин.-После отгонки растворителя реакционная смесь обрабатывалась аммиаком в метаноле для удаления бен поильник групп, амино-нуклеозпдн очишдчись колоночной хроматографией на силикагеле. Ь дальнейшем нами было проведено восстапоьчоние гидридом трибутилолова соединений 406, 416 и 466. Чакция проводилась при кипячении в гмеси диокган-метанол с 2 экв. гидрида трибу-

64 В=ТЬу

а=5-Р-ига 66 ъ=суг §Х В=Айе

тилолова в течение 2 ч. Выходы аминоиуклеозидов 64-67 составили 86-92?,.

Структура синтезированных соединений была подтверждена совокупностью физико-химических методов исследования.

Ряд синтезированных соединений был тестирован на противоопухолевую и противовирусную активности в Pera Институте медицинских исследований Католического университета (г. Лувен, Бельгия) профессором Е. Де Клерком. Ни одно из впервые синтезированных в настоящей работе соединений не обнаружило высокой цктоста-тической и противовирусной активности по отношения к исследованным культурам клеток и вирусов.

ШВ0Д1

1. Разработан эффективный метод синтеза производя-« 3-фгор-З-дезокси-Э-рибофуранозы, включающий обращение конфигурации при С2 центре по реакции нуклеофильного замещения,

2. Впервые осуществлен синтез производных 2-азидо-З-фтор-2,3-дидеэокси-])-рибофуранозы и на их основе ряда нуклеозидов 2-азидо- и 2-амино-3-фггор-2,3-дидезокси~3>-рибофураноз.

3. Предложен эффективный метод превращения азщогруппы в аминофункцига действием гидрида трибутилолова, который бнл использован в альтернативной схеме синтеза 2/-амино-3/~фтср-2',3'-дедезокси- р -2 -рибонуклеозццов.

4. Разработан стереоспецифичный метод синтеза 1,5-ди-0-бен-зоил-3-фтор-2,3-двдезокси-о( - иД-2> -эритро-пентофураноэ и изучена их конденсация с триметил^илильными производными тимина и 6-N-бензоиладенина. Показано, что yí-аномер является эффективным гликозшшрующим агентом в синтезе 3'-фтор-2',3'-дидезокси-D-рибонуклеозидов.

5. Изучена альтернативная cxr ia синтеза 3'-фггор-2 ,3'-ди-дезокси-3)-рибонуклеозидов с использованием в качестве гликози-лирующего агента предложенного нами метил 5-0-бенэоил-3-фтор-2-хлор-2,3-дздезокс,и-^-Ъ -рибо^ураноэида. Атом хлора был использован в качестве ст-зрячеекого фактора для увеличения выхода же-. лаемкх fi-'-уклеот/доп на стадии нуклеоэидного синтега; переход

к 2' -дезоксинуклеозидам осуществлен действием гидрида трибутил-олова.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Mikhailopulo.I.A., Poopeiko N.E., Prlcota T.I., Sivete 0.0., Balzarini J., Be Clerq E. Syntheein and biological properties of 2'-substituted 2 *, 3' -dideoxy-3' -fluoro-D-ribonucleo-eides // Coll. Ceech. Cham. Gommun. - 1990. ~ vol. 55, Special laeue, 11° 1. - P. 97-100.

2. Poopeiko N.E., Pricota T.I., Mikhailopulo I.A. A simple method for aeido group reduction // SYHbBTT. - 1991. - № 5. -P. 342.

3. Mikhailopulo I.A., Poopeiko N.E., Pricota T.I., Sivete Q.O., Kvaeyuk B.I., Balzarini J. , De Cloroq E. Synthesis and antiviral end cytostatic properties of 3,-deoxy-3'-fluoro- and 2•-azido-3'-fluoro-2\3'-dideoxy-D-ribofuranosides of natural heteroolio bases // J. Ней. Chen. - 1991. - vol. 34, H°5. -

P. 2195-2202.

4. A.C. I52I739 СССР, U КЛ4 С 07 H 15/18, 19/067, 19/167. 2-О-Сульфонаты метил 5-0-бензил-З-фтор-З-дезокси-Ъ-арабинозы в качестве промежуточных продуктов в синтезе биологически активных 3'-фтор-3'-дезоксирибануклеозидов / Пупейко Н.Е., Прикота Т.И., Сивец Г.Г., Кваскж Е.И., Михайлопуло И.А. - Заявл. 18.12. 87. - Вял. » 42. - 1990.

5. А.С. 1500644 СССР, М КЛ4 С 07 Н 15/18, 19/067, 19/167. Метил 5-0-бензил-2-0-бензоил-3-фтор-3-деэокси-<*- и р-2)-ри-бофуранозида , как полупродукты в синтезе биологически активных 3' -фтор-З'-деаоксирибонуклеозидов / Пупейко Н.Е,, Прикота Т.И,, Сивец Г.Г., Квасюк Е.И., Михайлопуло И.А. - Заявл. 18.12. 87. - 1ш. 1989. - К> 30.

6. А.С; 1521738 СССР, М КЛ4 С 07 Н 15/18, 19/167. Метил

, ;;_0-бензоил -3-фтор-3-дезокси-Л> -рибофурансзиды в качестве промежуточных продуктов в синтезе биологически активных З'-фтор-3'-дезоксирибонуклеозидов / Пупейко Н.Е., Прикота Т.И., Сивец Г.Г., Кпаскж Е.И., Михайлопуло И.А. - Заявл. 18.12.87. Бюл. -1989. - № 42.

7. А.С. 1507764 СССР, М КЛ4 С 07 H/'b/I8, 19/067, 19/167.

1-0-Ацетил-2,5-ди-0-бензоил-3-фтор-3-дезокси-3>-рибофураноза в качестве промежуточного продукта в синтезе биологически активных З'-фтор-З'-деэоксирибонуклеозидов / Пупейко Н.Е., Примета Т.И., Сивец Г.Г., Квасюк Е.И., Михайлопуло И.А. - Заявл. 18.12.87. Бюл.- 1989. - № 34.

8. A.C. 1643553 СССР, М КЛ5 С 07 Н 5/02. 1,5-Ди-О-бензоил. 3-фтор-2,3-дидезокси-^-в-рибо1^5граноза в качестве промежуточного продукта в стереоспецифическом синтезе З'-фгор-Я^З'-дидезок-ситимидина / Пупейко Н.Е,, Прикота Т.И,, Сивец Г.Г., Михайлопуло И.А. - Заявл. 23.05.89. Бюл. - 1991. - № 15.

Подписано в печать 05.04,93, Формат 60x84,1/16,

Бумага ст.погрвфсу.иЕ J' I Печать офсатая,

Усл.пвч.л. 1,5 Учет.взд.л. 1,39

Тираа 100 Зак. 79 Бесплатно.

Отпечатало на ротапринте 1ЩБ АН РБ. 220601, Минск,' ул. Сурганова,15.