Синтез, свойства и практическое использование брассиностероидов и родственных соединений тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГБ ОД

УДК 547.92.057 л е

? 5 С г И 7ППП

ЖАБИНСКИЙ Владимир Николаевич

Синтез, свойства и практическое использование брассиностероидов и родственных соединений

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

МИНСК 2000

Работа выполнена лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси

Научный консультант: член-корреспондент IIAH Беларуси,

доктор химических наук, профессор ХРИПАЧ Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор СТАНИШЕВСКИЙ Леонид Станиславович член-корреспондент HAH Беларуси, доктор химических наук, профессор МАЙЕР Николай Артемьевич доктор химических наук КИСЕЛЬ Михаил Александрович

Оппонирующая организация: Институт органической химии им.

Н.Д.Зелинского Российской академии наук

Защита диссертации состоится " 16 " мая 2000 г. в 10°° часов на заседании совета по защите диссертаций Д 02.01.22 в Белорусском государственном университете по адресу: 220050, Минск, пр. Ф.Скорины, 4, главный корпус, аул. 206, телефон ученого секретаря 226-55-41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета.

Автореферат разослан апреля 2000 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций,

кандидат химических наук

В.И.Тыворский

Г"о па а Сt

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Особенностью современного этапа развития химии и биологии стероидов является широкое изучение соединений этого класса, содержащих боковую цепь с набором функциональных заместителей. При этом как характер, так и стереохимия заместителей могут играть решающее влияние на уровень биологической активности. Учитывая малую доступность такого рода соединений, их систематическое изучение возможно только при наличии достаточно эффективных методов химического синтеза. При этом именно проблема построения полифункционализированной боковой цепи является наиболее труднаразрешимой. Многообразие структурных типов боковых цепей природных стероидов, представляющих практический и научный интерес, почти всегда требует при выполнении этой части синтетической работы индивидуальных подходов и нестандартных решений, в особенности, когда речь идет о новом классе соединений. С другой стороны, разработанные синтетические методы могут быть эффективно использованы для получения уже известных соединений.

К числу наиболее значимых представителей природных стероидов, для которых характерно наличие полифункционализированной боковой цепи, относятся брассиностероиды (БС). Началом широкомасштабного изучения этого класса соединений можно считать выделение в 1979 г из пыльцы рапса нового стероидного полиоксилактона - брассинолида. Доказательство существования гормонов стероидной структуры у растений стало важной вехой в развитии представлений о роли стероидных гормонов в живых организмах. Уникальные свойства БС привлекли внимание многих химиков и биологов, что позволило в достаточно короткий срок вплотную приступить к созданию препаратов на их основе. Принципиальное отличие таких препаратов от традиционных пестицидов состоит в их экологической безопасности, что позволяет рассматривать БС как средства защиты растений нового поколения.

Другим классом стероидов, интенсивно изучаемым в настоящее время и родственным БС в плане строения боковой цепи, являются витамины Б. Одной из главных причин этого стало открытие антипролиферативного действия 1ос,25-дигидроксивитамина Оз. Было обнаружено также улучшение состояния кожи больных псориазом при лечении препаратами, содержащими соответствующие аналоги. Основной целью химиков и биологов, работающих в этом направлении, является поиск соединений, обладающих необходимым спектром биологической активности, но при этом оказывающих минимальный эффект на обмен кальция. Наиболее плодотворными оказались исследования, связанные с синтезом модифицированных в боковой цепи аналогов, циклическая часть которых бы полностью соответствовала структуре 1а,25-дигидроксивитамина Бз.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнялась в рамках научно-исследовательских программ: "Оргсинтез" по теме "Разработка методов направленного регио- и стереоселективного синтеза стероидов, простаноидов, феромонов (кайромонов) насекомых, других биоактивных веществ и их синтонов на основе производных 1,3-дикетонов, продуктов нитрилоксидного синтеза и элементоорганических соединений" (1991-1995 гг, № ГР 19941416); с 1996 г "Биооргсинтез" по теме "Разработка технологии производства биологически активных препаратов на основе фитогормонов брассиностероидов и исследование роли генетического фактора в характере их воздействия на растения (Лг° ГР 19961105), по теме "Структурно-функциональные аспекты регуляции процессов жизнедеятельности стероидными гормонами и их синтетическими аналогами" (№ ГР 19961106), по теме "Синтез и изучение адаптогенного влияния брассиностероидов на растительные организмы в условиях повышенного радиационного фона и установления характера взаимодействия указанных фитогормонов с другими химическими веществами в растениях с целью коррекции качества и снижения экологической нагрузки" и по теме "Разработка методов синтеза и структурной модификации природных стероидов, их аналогов и других биоактивных соединений с комплексом ценных свойств для сельского хозяйства и медицины" (№ ГР 19961094), научных грантов Международного научного фонда (М\УС ООО и М\УС3000) и Фонда фундаментальных исследований Республики Беларусь (1995-1999 гг, № ГР 996307, проект № Б96-185).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка методов получения полифункционализированных биологически активных стероидов, прежде всего методов построения их боковой цепи и цикла А; разработка препаративиых методов синтеза природных БС на основе доступного стероидного сырья; разработка методов синтеза новых аналогов БС; синтез новых аналогов активной формы витамина Оз; синтез стероидов, содержащих гетероциклический фрагмент в боковой цепи; изучение некоторых аспектов биологического действия БС; изучение физико-химических характеристик получаемых соединений; исследования в направлении создания препаратов для сельского хозяйства на основе важнейших БС.

Обьект и предмет исследования. Объектом настоящего исследования являются производные стероидов, содержащие полифункционализированную боковую цепь. Основное внимание в работе уделено соединениям ряда БС, витаминов группы О, производным, имеющим фурановый гетероцикл в боковой цепи. Разработка методов синтеза соединений, составляющих объект исследования, а в случае БС также проведение комплекса их биоиспытаний, представляет собой предмет настоящего исследования.

Методология н методы проведенного исследования. Синтез полифункционализированных биологически активных стероидов изначально

предполагал использование всей совокупности методов из арсенала современной органической химии, доступных химику-синтетику. Вместе с тем, получение некоторых соединений потребовало разработки новых, ранее неизвестных методов. В этом плане в методологическом отношении настоящее исследование является комбинацией известных и разработанных автором методов решения поставленной задачи. Значительное внимание в работе уделено нитрилоксидному подходу. Он лежит в основе получения интермедиатов синтеза БС, витаминов Б, производных, содержащих фурановый гетероцикл в боковой цепи. Из числа методов, впервые представленных в настоящей работе, можно выделить новый подход к построению ключевых интермедиатов синтеза брассинолида - А23-22-кетонов и А23-22-гидроксипроизводных. Интерес представляет также возможность использования опыта функционализации цикла А, полученного в ходе исследований производных декалинового ряда.

Научная новизна полученных результатов.

♦ Разработан эффективный метод синтеза эпибрассинолида из эргостерина, обеспечивший практическую доступность целевого соединения, отличительной чертой которого является применение алкалоидов хинидинового ряда для гидроксилирования Д22-связи, что позволило осуществить проведение процесса с преимущественным образованием 22Л,23К-изомера.

♦ Предложен новый метод трансформации боковой цепи эргостерина в Д23-22-кетоны - известные интермедиа™ синтеза брассинолида, основанный на использовании 22,23-эпоксидов.

♦ Осуществлен новый синтез норбрассинолида и (247?)-гомобрассинолида, отличительной особенностью которого является использование сульфонов для построения боковой цепи.

♦ Предложен новый реагент для построения боковой цепи Б С, содержащий триметштсилильную группу в а-положении к анионному центру, что позволило достичь исключительно высокой стереоселективности присоединения литийвинилсиланов к 22С альдегидам.

♦ Предложен новый метод синтеза гомобрассинолида, включающий стадии одновременного построения 2а,За- и 22Я,23Я-диольных группировок из соответствующего 2а,3а,22,23-диэп0ксида.

♦ Впервые осуществлен синтез 22С и 23С стероидных нитрилоксидов, изучена их реакционная способность в отношении низкомолекулярных диполярофилов, включая пропаргиловый спирт, диметилацетиленкарбинол, пропаргилбромид, аллилбромид. Показана возможность трансформации получаемых циклоаддуктов в производные, содержащие набор функциональных группировок, характерный для интермедиатов синтеза БС и витаминов группы Б, в частности, Д23-22-кетоны, 25-гидрокси-23-кетоны, 22-енамино-25-гидрокси-24-кетоны, 22-енамино-24-кетоны.

♦ Изучена реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения стероидных С17- и С22-ацетиленовых спиртов с низкомолекулярными нитрилоксидами. На стероидах с ароматическим циклом А и 19-нор-Д4-3-кетонах продемонстрирована возможность превращения аддуктов - 17-гидроксиизоксазолов в спирофураноны, труднодоступные другими методами. В случае С22-ацетиленовых спиртов изучена стереоселективная трансформация получаемых циклоаддуктов в производные, содержащие тетрагидрофурановый фрагмент в боковой цепи.

♦ Получены новые 21-гидрокси- и 21-изобутирилоксианалоги 1а,25-дигидроксивитамина Вз.

♦ На модельных производных декалинового ряда разработан новый метод введения как 1а-, так и 1(5-гидроксильной группы.

♦ Обнаружена способность БС оказывать благоприятное влияние не только на количественные, но и на некоторые качественные характеристики сельскохозяйственных культур, включая увеличение уровня крахмала, витамина С, снижение уровня нитратов, уменьшение аккумуляции гербицидов, тяжелых металлов и радионуклидов, повышение устойчивости растений к болезням и т.д.

♦ Впервые обнаружены адаптогенные свойства эпибрассинолида у животных, в частности, рыб, что позволяет расширить представления о роли БС в природе.

Практическая и экономическая значимость полученных результатов.

Важнейшим практическим результатом представляемой работы является создание на основе природного фитогормона эпибрассинолида нового препарата для сельского хозяйства ЭПИНа - стимулятора роста растений и адаптогена. В процессе ее выполнения осуществлен также синтез норбрассинолида и гомобрассинолида, получен ряд аналогов и интермедиатов БС, углубленное изучение которых может привести к созданию на их основе новых препаратов. Практический интерес представляет использованный подход к синтезу С2|-замещенных аналогов 1а,25-дигидроксивитамина Бз, а также полученные этим методом аналоги. Результаты исследований по разработке новых методов построения полифункционализированных боковых цепей стероидов привели к получению соединений, ранее малодоступных. Особый интерес в этом плане представляют производные 19-норстероидов с прогнозируемой прогестагенной активностью, содержащие гетероциклический фрагмент в бокой цепи.

Большое практическое значение имеет опубликование в соавторстве с В.А.Хрипачом и Ф.А.Лахвичем монографии "Брассиностероиды". Наряду с анализом различных аспектов химии и биологии БС, в книге суммирован опыт их применения в странах СНГ, не имеющий аналогов в мировой практике, что дает возможность привлечь внимание специалистов сельского хозяйства, а

также студентов к этому новому предмету, до настоящего времени известному лишь относительно узкому кругу ученых.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

♦ Метод стереоселективного получения аллильных спиртов - ключевых интермедиатов синтеза брассинолида, позволяющий добиться преимущественного формирования необходимого 22а-изомера на стадии присоединения к 22С альдегиду металлорганического реагента, содержащего триметилсилильную группу в а-положении к анионному центру.

♦ Синтез 22С и 23С стероидных нитрилоксидов и циклоаддуктов их 1,3-диполярного циклоприсоединения к низкомолекулярным ацетиленам и олефинам, использование которых обеспечивает возможность эффективного получения интермедиатов БС и витаминов D, в частности, 22-енамино-24-кстонов, Д23-22-кетонов, 23-енамино-25-кетонов.

♦ Синтез циклоаддуктов 17- и 22-гидроксиацетиленов с низкомолекулярными нитрилоксидами, открывающих возможность получения ранее труднодоступных стероидных производных, содержащих фурановый фрагмент в боковой цепи.

♦ Производные 1а,25-дигидроксивитамина D3, содержащие гидрокси-или алкоксизаместитель при С21, позволяющие исследовать влияние ограниченной конформационной подвижности боковой цепи аналогов витамина D3 на биологическую активность.

♦ Новые данные по биологическому действию БС на растениях (люпин, томаты, картофель, виноград) и животных (рыбы).

♦ Метод синтеза действующего начала препарата ЭПИН - фитогормона эпибрассинолида, позволивший обеспечить его крупномасштабные наработки, а также осуществить комплекс мероприятий по регистрации препарата в РБ и РФ и получению разрешения на его использование для повышения урожайности и улучшения качества сельскохозяйственных культур.

Личный вклад соискателя. Научный фундамент настоящей работы составляют исследования в области природных полиоксистсроидов и их аналогов, проводимые в течение ряда лет школой акад. А.А.Ахрема. Изучение брассиностероидов в ИБОХ НАНБ были инициированы акад. Ф.А.Лахвичем, внесшим большой вклад в организацию и развитие начального этапа исследований. В диссертации изложены результаты, полученные в лаборатории химии стероидов ИБОХ НАНБ соискателем лично и под его руководством к.х.н. Ольховиком В.К., Котяткиной А.И., Ивановой Г.В., Павловским Н.Д., Цавловским Д.Н., Драченовой O.A., Чащиной Н.М., Константиновой О.В. Синтез 21-гидроксианалогов витамина D3 осуществлен в Институте органической химии (Польша, г. Варшава) в группе профессора Е.Вихи. Модельные исследования по разработке методов введения С'-гидроксильной группы проведены в Сельскохозяйственном университете в лаборатории проф.

A. дэ Грута (Голландия, г. Вагенинген). Физико-химические исследования синтезированных соединений выполнены в лаборатории физико-химических методов исследования под руководством к.х.н. Гарбуза Н.И., рептгеноструктурные исследования выполнены к.х.н. Ляховым A.C. (ИБОХ НАНБ). Комплекс мероприятий по разработке технологического регламента препарата ЭПИН и его регистрации осуществлен с участием к.б.н. Малеванной H.H. (ООО "Эстер", г. Москва) и к.х.н. Завадской М.И. Постановка задач, решение методологических проблем и интерпретация полученных результатов проводилось совместно с научным консультантом чл.-корр., д.х.н. Хрипачом

B.А.

Вклад соискателя в совместных публикациях заключался в выборе направления исследования, разработке конкретного плана выполнения, и корректировке экспериментальной работы, выборе методов реализации поставленных задач, выполнении отдельных этапов экспериментальных исследований, интерперетации полученных данных, обобщении и формулировке основных итогов работы.

Апробация основных результатов работы. Основные результаты диссертации представлены на 7-й респ. конф. молодых ученых-химиков (Таллинн, 1987), 16-й межд. конф. по химии природных соединений (Киото, 1988), 9-й мол. конф. по синтезу природных и физиологически активных соединений (Ереван, 1988), VI, VII и VIII межд. конф. молодых ученых по органической и биоорганической химии (Бехин, 1989; Варна, 1990; Рига, 1991), XIII, XVI-XVIII конф. по изопреноидам (Познань, 1989; Прага, 1995; Краков, 1997; Прахатица, 1999), 5-й межд. конф. по химии и биотехнологии биологически активных природных соединений (Варна, 1989), межд. конф. по брассиностероидам (Галле, 1990), VII Всес. конф. по химии дикарбонильных соединений (Латвия, 1991), конф. "Регуляторы роста и развития растений" (Москва, 1997, 1999), XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993), симпозиумах по брассиностероидам (Минск, 1991, 1993, 1995), межд. конф. "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем окружающей среды" (Иркутск, 1996), совещании по витаминам D (Стратсбург, 1996), 24-ом ежегодном собрании Американского общества по регуляции роста растении (Атланта, 1997), 12-ой межд. конф. по органическому синтезу (Венеция, 1998), межд. конф. по природным продуктам и физиологически активным соединениям (Новосибирск, 1998), 1-й Респ. конф. "Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века" (Минск, 1999), межд. конф. "Регуляция роста и развития растений" (Минск, 1999).

Результаты работ по брассиностероидам обобщены 1993 г в опубликованной в соавторстве с В.А.Хрипачем и Ф.А.Лахвичем в издательстве "Наука и техника" монографии "Брассиностероиды".

Отдельные этапы данного исследования стали составной частью цикла работ "Синтез и некоторые практические аспекты брассиностероидов - новой группы фитогормонов", отмеченной премией Химического общества им. Д.И.Менделеева (1991 г), а также цикла работ "Синтез, исследование и применение брассиностероидов - нового класса гормонов растений", отмеченного Государственной премией РБ за 1996 г в области науки и техники.

Созданный на основе природного фитогормона эпибрассинолида препарат для сельского хозяйства ЭПИН отмечен Золотыми медалями Всероссийского выставочного центра и был представлен на Международной выставке ЕХРО-98 в разделе "Экология" (Лиссабон, Португалия).

Опублнкованноеть результатов. Изложенные в диссертации результаты составили предмет 70 публикаций в отечественных и международных изданиях, в том числе 1 монографии, 1 главы из книги, 6 обзоров, 15 статей, 1 материала конференции, 39 тезисов докладов, 7 патентов (заявок на патенты), всего 545 с.

Структура и обьеч диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы (глава 1), обсуждения полученных результатов (глава 2), экспериментальной части (глава 3), выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 214 стр. машинописного текста, содержит 11 таблиц, 126 схем, 10 рисунков и библиографию из 449 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одним из наиболее знаменательных событий в химии природных соединений последней четверти века стало открытие стероидных гормонов растений, получивших название брассиностероиды (БС) [1]. Впервые было показано, что стероиды обладают гормональными функциями не только у человека, млекопитающих и насекомых, но также и у растений. Нами осуществлен комплекс исследований, включающий химический синтез природных БС и их аналогов, проведение их лабораторных и полевых испытаний в сотрудничестве с учреждениями биологического профиля, а также осуществление мероприятий, необходимых для регистрации первого препарата этой группы на основе эпибрассинолида - ЭПИНа.

Изучение химических аспектов БС сопровождалась разработкой методов и подходов, которые могли быть использованы не только для синтеза данного класса соединений, но также для получения производных стероидов, содержащих аналогичные функциональные группировки. Этим определяется наш интерес к исследованию метаболитов витамина Бз, содержащих гидроксильные группировки в боковой цепи. Во многих случаях разработанные подходы оказались весьма эффективными также для получения соединений, хотя и отличающихся по структуре от БС, однако представляющих интерес в

качестве потенциальных фармакологических агентов (некоторые производные с фурановым циклом в боковой цепи). Значительнре внимание в работе уделено проведению синтетических исследований, затрагивающих только отдельные элементы структуры стероидной молекулы и направленные на улучшение их методов синтеза (боковая цепь БС, гидроксильная группа при С1), а также получение производных, ранее труднодоступных (фурановый фрагмент в боковой цепи).

1. СИНТЕЗ БРАССИНОСТЕРОИДОВ

Основной целью данной части исследования была разработка эффективных методов синтеза БС, которые бы обеспечили возможность получения в достаточных количествах соединений 1 с использованием в качестве исходного сырья доступных стеринов эргостерина или стигмастерина.

но'

'в эргостерин (Я^Р-Мс. Д7) стигмастерин брассикастерин (К: р-Мс) 22-дегидрохолссгсрин (К-Н) порифсрасгерин (К -р Еч)

он л,

.....

(^и он '

но,

но''' н£2 1 г=ч 0; II,=Н, Ме. Е1

Принимая во внимание, что построение боковой цепи представляет собой наиболее сложный этап синтетического процесса, были осуществлены также исследования, затрагивающие только эту часть молекулы. В частности, боковая цепь брассинолида может быть легко построена известными методами при наличии енона 2 или аллильного спирта 3.

•4=

В первую очередь рассмотрены более простые в методологическом отношении синтезы БС с использованием нативного углеродного скелета боковой цепи (синтезы эпибрассинолида, гомобрассинолида, трансформация боковой цепи эргостерина в Д23-22-кетоны). Подходы к синтезу БС, строение С24-С29-фрагмента которых соответствует малодоступным Д22-стеринам (22-дегидрохолестерин, пориферастерин), принципиально отличается от таковых для эпибрассинолида и гомобрассинолида. В данном случае на первый план выступает проблема построения углеродного скелета боковой цепи. Синтез 28-нор-БС и (24й)-гомобрассинолида, а также Д23-22-гидроксипроизводных осуществлен с использованием 22С альдегидов в качестве ключевых интермедиатов.

1.1. СИНТЕЗ ЭПИБРАССИНОЛИДА [9,25,28,24,32,35,36]

В качестве исходного сырья для синтеза эпибрассинолида предложены эргостерин - основной стерин дрожжей, и брассикастерин, содержащийся в масле рапса. С точки зрения технологии получения эпибрассинолида выбор брассикастерина является более предпочтительным. Однако отсутствие налаженного производства его и наличие такового для эргостерина служит весомым аргументом в пользу последнего. Одной из проблем, возникающих в ходе синтеза эпибрассинолида при использовании эргостерина, является удаление двойной связи в цикле В. Предлагаемый метод синтеза эпибрассинолида предполагает решение данной проблемы на стадии кегона 8, доступного из эргостерина 4 в результате ¡'-стероидной перегруппировки производных 5,6 и окисления аллильного спирта 7.

Ме2СО, КНС0з,Н20

11, эпикастасгерон

12, эпибрассинолид

4=>12,7-10 стадий, суммарный выкоц - до 41%

Результаты сравнительного изучения соединений 5 и 6 при проведении г-стероидной перегруппировки продемонстрировали предпочтительность использования мезилата 6 на данной стадии. Соединение 7 является весьма чувствительным к кислотам, что ограничивает выбор окислителей для превращения его в кетон 8. Хорошие результаты получены только при окислении 7 комплексом СгОз в пиридине, тогда как при использовании пиридиний дихромата кетон 8 получен с низким выходом, а в случае пиридиний хлорхромата соединение 8 из реакционной смеси выделить не удалось вообще. Восстановление литием непредельного кетона 8 проводили в смеси жидкий аммиак - эфир. Принципиальным моментом здесь является температура реакционной смеси, которая не должна превышать -60 °С. В противном случае образуются значительные количества продуктов более глубокого восстановления. Оптимальным методом получения диенона 10, позволяющим получить целевой продукт с выходом более 90%, является кипячение 9 в ОМР в

присутствии пиридиний бромида. Альтернативные подходы требуют 2-4 стадий и протекают с меньшими выходами. На стадии перехода от диенона 10 к тетраолу 11 наше внимание привлекла возможность изменения стереохимии гидроксилирования путем проведения реакции в присутствии хиральных аминов.

С этой целью был осуществлен синтез эфиров бензойной и п-хлорбензойной кислот 10,11-дигидропроизводных хинина и хинидина 17-19 из соотвстсТвукнцих оснований 13,14. Гидрирование терминальной двойной связи осуществлено в присутствии палладия на сульфате бария. Необходимые соединения 17 и 18 получены в результате реакции п-хлорбензоилхлорида с литиевыми солями спиртов 15 и 16 в тетрагидрофуране. Во всех случаях добавка алкалоида существенно влияла на соотношение изомеров. Гндроксилирование в присутствии алкалоидов ряда хинидина приводило к увеличению в смеси количества (22Л,23Л)-диола, причем максимальный эффект получен при использовании в качестве катализатора п-хлорбензоата 10,11-дигидрохинидина 18. Окисление в присутствии п-хлорбензоата 10,11-дигидрохинина 17 дало преимущественно (225,235)-изомер.

Полученные результаты имеют исключительно важное значение для разработки технологии производства БС, в особенности, эргостанового ряда, поскольку все использованные до настоящего времени методы гидроксилирования Д22-связи давали в качестве основного продукта неприродный (225,235)-изомер. Предложенный вариант проведения реакции гидроксилирования в присутствии п-хлорбензоата 10,11-дигидрохинидина был использован далее для окисления диенона 10. При этом соотношение изомеров составило 2.6:1 в пользу необходимого диола, тогда как без использования катализатора - 1:2.7-1:3. Использование дигидрохинидин 1,4-фталазиндиил диэфира для проведения стадии гидроксилирования позволило , получить эпикастастерон 11 с выходом более 85%.

Заключительный этап синтеза эпибрассинолида - введение лактонной группировки - возможен как с первоначальной защитой гидроксильных групп в виде ацетатов, так и без нее. Несмотря на необходимость проведения трех дополнительных стадий в первом случае (ацетилирование, омыление и релактонизация), нестабильность результатов при окислении тетраола 11,

СОС1

^^ к

15, ](.=«, И.ОН

16, лон, я,=н

и, я=а ЯгОн

14, Я=ОН, Я,=Н

17, я-н, к,=с1с6а,соо

18, а<ю6н,,соо, ^»н

19,К=11,Е,=С6Н5СОО

вызванная неустойчивостью диольных группировок в кислой среде, позволяет рекомендовать первый вариант для практического использования. Таким образом, разработанный метод позволяет получать эпибрассинолид из эргостерина с суммарным выходом более 40%.

1.2. СИНТЕЗ ГОМОБРАССИНОЛИДА [14]

В качестве исходного соединения для синтеза гомобрассинолида использован диенон 21, полученный из стигмастерина 20. Окисление диенона 21 МСРВА дало смесь (1.6:1) (22Я,23Я)- и (225,235)-диэпоксидов 22,

Обработка диэпоксидов 22 НВг привела к раскрытию обоих эпоксидных циклов с образованием соответствующих бромгидринов 23. Последние ацетилировали с помощью ацетилхлорида. Кипячение полученных бромацетатов 24 в водной уксусной кислоте в присутствии ацетата калия дало смесь оксиацетатов 25 в результате нуклеофильного замещения атома брома, протекающего с обращением конфигурации. Омыление 25 привело, после хроматографического разделения, к гомокастастерону 26, переход от которого к гомобрассинолиду 27 известен [1]. Таким образом, предлагаемый метод синтеза гомобрассинолида позволяет осуществить получение целевого соединения без использования дорогостоящей и токсичной четырехокиси осмия.

1.3. ТРАНСФОРМАЦИЯ БОКОВОЙ ЦЕПИ ЭРГОСТЕРИНА В А23-22-

КЕТОНЫ [17,40]

Настоящая часть работы предпринята с целью разработки простого в методическом плане подхода к синтезу Д23-22-кетонов, основанного на трансформации нативной боковой цепи эргостерина. Такая постановка задачи позволяет решить проблему синтеза''боковой цепи брассинолида минимальными средствами, с использованием ■ простейших реакций и реагентов. На первом этапе исследований эргостерин 4 был превращен в эфир 28 в результате последовательных стадий восстановления, тозилирования и ¡'-стероидной перегруппировки.

Эпоксидирование 28 привело к смеси (22Я,23Л)- и ^Я^З^-эпоксидов 29 и 30 (1:1). Кипячение соединений 29 и 30 в уксусной кислоте с последующей

обработкой образующихся эпоксидов 31 и 32 НВг привело к смеси бромгидринов 33-36. Соотношение изомеров 33 и 34 в случае раскрытия эпоксида 31 было близким к 1:1, в то время как для эпоксида 32 соотношение 35 и 36 составило 1:41. Дальнейшая работа с минорным бромгидрином 35 не проводилась. Окисление соединений 33, 34 и 36 реактивом Джонса в ацетоне дало соответствующие бромкетоны 37, 38 и 39. Дегидробромирование бромкетона 37 кипячением в ИМР в присутствии Ь'пСОъ привело к целевому Ди-22-кетону 40, являющемуся ключевым интермедиатом в ряде синтезов производных с боковой цепью брассинолида. В случае бромкетонов 38 и 39 из реакционной смеси был выделен один и тот же продукт, охарактеризованный как д20(22)_23_кегон 41.

Таким образом, предложенный метод трансформации эпоксидов в а,[3-ненасыщенные кетоны может быть использован в синтезе брассинолида. Интерес представляют также доступные этим методом А20<22>-23-кетоны в качестве возможного исходного материала для получения морских стеринов с боковой цепью 42.

1.4. СИНТЕЗ 28-НОРБРА ССИНОСТЕРОИДОВ [10,27,24]

Разработка схем синтеза БС, включающих стадии замены углеродного скелета боковой цепи, начата нами с производных 28-нор-ряда.

Г

4 стадии

''рь'^Т

и '

46, Яз-К4=Н

47, И^Н

48, Я3=Н, й,=Е1 2. АС;0_

№НС03 ИЛИ N'¿ 00 ;

44, Я,=Ме, Я,=Н

45. Я2=Ме

49а-с

А

[Н"1

Ь: Я,=К5=К4=Н, Я2=Ме с: Я,=Ме, К3=Е1.

50« а.^ме.м^н,^ 51а.с

Отсутствие у них алкильного заместителя при С24 упрощало выполнение поставленной задачи. При этом получаемые БС являются достаточно

активными, что обеспечивает перспективность исследований в данном направлении.

В качестве ключевых промежуточных соединений для их синтеза использованы 22С альдегиды 44 и 45. Соединение 44 получено в результате озонолиза Д22-олефина 43 в присутствии ЫаНСОз. Аналогичная реакция в присутствии более основного ЫагСОз протекала с изомеризацией Тто С20 и дала термодинамическую смесь альдегидов 44 и 45. Построение углеродного скелета боковой цепи осуществлено в результате последовательных стадий присоединения литиевой соли 46 к 22С альдегидам 44 или 45, ацегилирования образующихся при этом р-гидроксисульфонов и восстановления полученных р-ацеггоксисульфонов 49а,Ь амальгамой натрия.

Дальнейшая последовательность реакций включала кислотный гидролиз диоксалановых производных 50а,Ь, перегруппировку циклокетонов 51а,Ь и гидроксилирование диенонов 52а,Ь. Брассинон 54а был использован также для синтеза 28-норбрассинолида 55а. Таким образом, осуществлен синтез ряда 27С БС, включая ранее неописанные С20-аналоги 53Ь и 54Ь.

1.5. СИНТЕЗ (24И)-ГОМОБРАССИНОЛИДА [13,24]

Синтез (24Л)-БС без замены нативного углеродного скелета боковой цепи предполагает использование труднодоступного пориферастерина. Нами осуществлен синтез (24Л)-гомобрассинолида из более доступного сырья -стигмастерина, из которого по описанной выше схеме получен циклокетон 51с,й в виде смеси эпимеров по С24. Гидроксилирование 51с,(1 привело к смеси диолов 56а,Ь и 57а,Ь, при этом индивидуальные соединения разделялись на данной стадии колоночной хроматографией. Дальнейшая трансформация необходимого изомера 58 в (24Л)-гомокастастерон 59 и (24Л)-гомобрассинолид 60 была осуществлена в соответствии со схемой.

1.6. ПОЛУЧЕНИЕ А23-22-ГИДРОКСИПРОИЗВОДНЫХ - КЛЮЧЕВЫХ ИНТЕРМЕДИАТОВ В СИНТЕЗЕ БРАССИНОЛИДА [11,12,30,31]

Аллильные спирты 64 являются ключевыми интермедиатами в одном из наиболее эффективных методов синтеза брассинолида. Ограничения в его использовании связаны с особенностями протекания реакции металлорганических реагентов с 22С альдегидами. Хотя необходимые 22а-изомеры образуются в качестве основных продуктов реакции, доля побочных 22р-гидроксипроизводных также значительна (до 40%).

С целью решения данной проблемы нами была изучена реакция присоединения литийвинилсилана 61 к 22С альдегиду 44.

Выбор структуры 61 основывался на предположении, что реакция сочетания будет протекать более стереоспецифичпо, если анионный центр нуклеофила будет непосредственно связан с объемистым заместителем. Наиболее подходящей для этой цели, с нашей точки зрения, является триметилсилильная группа. К достоинствам этой группировки относится возможность ее относительно легкого удаления на необходимой стадии и способность стабилизировать образующийся карбанион. Реакция присоединения литиевого производного 61 к 22С альдегиду 44 протекала в

мягких условиях, давая с выходом 97% смесь 22а- и 22р-аялильных спиртов 62 и 63 в соотношении 10:1. Удаление триметилсилильной группировки привело к целевому аллильному спирту 64. Интересные результаты получены при изучении реакции эпоксидирования соединений 62 и 64. Реакция аллильного спирта 64 с МСРВА дала с практически количественным выходом эпоксиспирт 65. Эпоксидирование соединения 62, содержащего объемистую триметилсилильную группировку, протекало с образованием производного с обратной стереохимией эпоксидной группы, десилилирование которого привело с выходом 70% к изомерному эпоксиспирту 66.

Таким образом, предложенная последовательность реакций является не только удобным методом построения боковой цепи брассинолида, но также дает возможность контроля стереохимии С23 и С24 центров стероидов.

2. СИНТЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИТРИЛОКСИДОВ

Нитрилоксидный подход неоднократно использовался для построения боковых цепей стероидов, причем во всех описанных до начала настоящего исследования случаях изучалась реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения низкомолекулярного нитрилоксида (1,3-диполь) и стероидного олефина или ацетилена в качестве диполярофила. В настоящей работе впервые синтезированы и изучены 22С и 23С стероидные нитрилоксиды. Применение их на стадии циклоприсоединения позволяет расширить круг доступных этим методом соединений. Данный раздел также содержит результаты исследований, полученные в ходе синтеза производных с фурановым гетероциклом в боковой цепи. Использование нитрилоксидного подхода позволяет значительно упростить получение этих труднодоступных другими методами соединений.

2.1. СИНТЕЗ 22С-СТЕРОИДНОГО НИТРИЛОКСИДА И ЕГО РЕАКЦИИ С ОЛЕФИНАМИ [15,33,52]

В качестве исходного соединения для синтеза 22С нитрилоксида использован альдегид 67. Обработка его гидрохлоридом гидроксиламина в пиридине дала оксим 68, представляющий собой, по данным ПМР, смесь син-анти изомеров в соотношении 1:1.8. Обработка оксима 68 ЫСв в СНС1з дала нитрилоксид 69. Довольно неожиданным оказался сам факт выделения в индивидуальном состоянии данного соединения, поскольку известно, что алифатические нитрилоксиды крайне нестабильны и при обычных условиях быстро димеризуются в фуроксаны либо в диоксадиазины. Очевидно, в данном случае нитрилоксидная группировка является пространственно сильно затрудненной. Выдерживание хлороформного раствора 69 в течение суток при комнатной температуре привело к образованию нового соединения, которое, как следует из масс-спектра, является димером. Взаимодействие 69 с монозамещенным олефином 73 дало изоксазолин 98 (смесь 1:1 изомеров по С24).

Интерес представляла аналогичная реакция с дизамещенным олефином 75, позволяющая получать С24-диалкилзамещенные стероиды. Попытки ее проведения с семикратным избытком олефина 75 окончились выделением из реакционной смеси днмера 70. Очевидно, в данном случае скорость реакции димеризации 69 значительно выше скорости циклоприсоединения с олефином. Присоединить дизамещенный олефин к нитрил оксиду 69 удалось, используя соединение 76, содержащее вместо метильной карбметоксигруппировку. При этом был получен изоксазолин 77, являющийся, как и в случае 74, смесью эпимерных по С24 соединений.

2.2. СИНТЕЗ ИНТЕРМЕДИАТОВ БС ЧЕРЕЗ 22С НИТРИЛОКСИДЫ

[16,22,47,50,51,53]

Следующим этапом исследований было изучение реакционной способности 22С нитрилоксидов в отношении ацетиленов. В результате реакции нитрилоксида 80 с диметилацетиленкарбинолом в качестве единственного продукта выделен изоксазол 81. Раскрытие изоксазольного цикла достигнуто гидрированием 81 на никеле Ренея. При этом выделен енаминокетон 83Ь. Интерес представлял также аналог соединения 83а, не содержащий гидроксильной группы при С25. Дегидратация 25-гидроксиизоксазола 81 под действием МвС1 привела с умеренным выходом к Д25<ЭД-изоксазолу 82, при гидрировании которого одновременно с раскрытием изоксазольного цикла происходило восстановление Д25<26)-связи. Соединения 83 содержат 24-кетогруппу, которая может быть использована для введения С24 алкильного заместителя. Однако все попытки присоединения к ней метил лития закончились

неудачей. После обработки смеси выделяли только исходное соединение. Задачу удалось решить, защитив предварительно аминогруппу обработкой бензоилхлоридом. Реакция амидокетонов 84 с метиллитием протекала с образованием спиртов 85. Полученные соединения 85 известными методами (гидролиз амидной группировки с последующей дегидратацией образующегося 24-окси-22-кетона) могут быть превращены в Д23-22-ксгоны - интермедиа™ синтеза боковой цепи брассинолида. ,сно

83а, Ь

85а,Ь

84а, Ь

а: Я^Н; Ь: [ЮН

Аналогичный в методологическом плане синтез А23-22-кетона 89 осуществлен с использованием нигрилоксида 69 и пропаргилбромида.

ВгСУРу

87%

О

Их взаимодействие дало в качестве единственного продукта изоксазол 86, восстановительное расщепление которых сопровождалось одновременным дебромированием, приводя к енаминокетону 87. Вследствие блокирующего

влияния енаминогруппы карбонил при С24 оказался неактивен в представляющей практический интерес реакции гидридного восстановления. Настоящая проблема легко решалась для бензамидопроизводного 88 (Рис. 1), абсолютная конфигурация которого установлена методом рентгено-сгруктурного анализа.

Проведенные исследования показали, что при генерировании 22С нитрилоксида, получении из него изоксазолов и их последующем раскрытии конфигурация метальной группы при С20 не изменяется. Последнее является необходимой предпосылкой синтеза стероидов с полифункциональной боковой цепью и природной конфигурацией заместителя при С20. Енон 89 представляет собой удобный интермедиат для получения БС через аллильные спирты типа 90.

Рис. 1.

2.3. СИНТЕЗ СТЕРОИДНЫХ 23-ЕНАМИНО-25-КЕТОНОВ [21,46]

С целью выхода к соединениям с боковой цепью метаболитов витаминов Б, прежде всего функционализированным по С23 и С25, изучена реакция 1,3-диподярного циклоприсоединения 23С стероидного нитрилоксида 93 с пропаргиловым спиртом и пропаргилбромидом. Гомологизация 22С альдегида 67 дала 23С альдегид 91, превращенный в изомерную смесь син- и анти-оксимов 92. Генерирование нитрилоксида 93 достигнуто в результате последовательных стадий хлорирования оксимов 92 и дегидрогалогенирования образующегося хлорангидрида гидроксамовой кислоты под действием триэтиламина. Попытки выделить в свободном состоянии нитрилоксид 93 закончились неудачей. Единственным продуктом, выделенным из реакционной смеси при проведении реакции без диполярофила, был продукт димеризации нитрилоксида 93 -фуроксан 94 (в отличие от диоксадиазина, образующегося при аналогичных условиях из 22С нитрилоксида 69). Полученные результаты свидетельствуют, что нитрилоксидная группировка в соединении 93 пространственно не затруднена, что обуславливает ее относительно высокую реакционную

способность. Следующим этапом исследований было изучение реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения нитрилоксида 93 с диполярофилами, содержащими терминальную тройную связь. В качестве таких диполярофилов выбраны пропаргиловый спирт и пропаргилбромид. Реакция в обоих случаях приводила к образованию соответствующих изоксазодов 95 и 98.

Для реализации латентной функциональности гетероцикла изучено гидрирование полученных изоксазолов 95 и 98 на никеле Ренея. Реакция в случае соединения 95 привела к образованию енаминокетола 96. Гидрирование бромизоксазола 98 в аналогичных условиях дало енаминокетон 99, т.е. одновременно с раскрытием гетероцикла протекала реакция дебромирования. Нагревание енаминокетола 96 в уксусной кислоте дало фуранон 97. При этом одновременно протекала реакция в циклической части, приводя к формированию Зр-ацетокси-А5-фрагмента. Полученные соединения 96 и 99 содержат набор функциональных группировок, которые позволяют осуществить построение боковой цепи аналогов и метаболитов витамина Б. „сно .'

.сн2он ч.^аъотв

2.4. НИТРИЛОКСИДНЫИ ПОДХОД К СИНТЕЗУ 25-ГИДРОКСИ-23-КЕТОНОВ - МЕТАБОЛИТОВ ВИТАМИНА 03 [23,54]

С целью разработки нового подхода к синтезу метаболитов витамина Бз и их аналогов, расширяющего возможности получения производных с трансформированной боковой цепью,. изучено взаимодействие стероидного

олефина 100 с окисью ацетонитрила. Данная реакция привела к образованию изоксазолина 101 в виде смеси эпимеров по С23, соотношение которых составило примерно 1:1. Полученный результат свидетельствует о значительном ослаблении влияния циклической части стероидной молекулы на стереоселективность протекания реакции по сравнению с гомологичным Д22-олефином. Попытки хроматографического разделения изомеров не привели к успеху как на данной, так и на последующей стадиях синтеза. Гидрирование изоксазолина 101 на никеле Ренея дало р-кетол 102. Присоединение метиллития к карбонильной группе р-кетола 102 протекало с образованием диола 103. Окисление диола 103 окисью хрома в пиридине дало с хорошим выходом Р-кетол 104. Соединение 104 содержит гидроксильную группу при С25, характерную для производных витамина Оз, а также кетогруппу при С23, позволяющую проводить химическую трансформацию данного положения молекулы.

"-сто

№3Р=сн2 СН/^О НзЖа-:«

84% Г

100

МеЦ _

69%

он Сг03/Ру

2.5. СИНТЕЗ СТЕРОИДНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ, СОДЕРЖАЩИХ ФУРАНОВЫЙ ФРАГМЕНТ В БОКОВОЙ ЦЕПИ [20,26,34,41,55]

Ряд представляющих большой практический интерес биологически активных стероидов содержат в боковой цепи фурановый фрагмент. Нами осуществлен синтез такого рода производных с использованием в качестве ключевых интермедиатов стероидных гидроксиизоксазолов, доступных из соответствующих 17- и 22-гидроксиацетиленовых спиртов, в результате реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с низкомолекулярными нитрилоксидами.

2.5.1. Стереоселективный синтез 20-(тетрагидрофурил)-стероидов

В основе предлагаемого метода синтеза тетрагидрофуранола 110 лежит нитрилоксидный подход к формированию углеродного скелета боковой цепи. Взаимодействие альдегида 67 с ацетиленидом лития привело к образованию двух ацетиленовых спиртов 105а,Ь. После хроматографического разделения соединения 105 подвергали реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с окисью ацетонитрила, в результате которой получены изоксазолы 106. Гидрирование их на никеле Ренея с последующим нагреванием в диоксане в присутствии серной кислоты промежуточно образующихся енаминокетонов 107

дало фуранон 109. Необходимо подчеркнуть, что соединение 109 получено как из гидроксиизоксазола 106а, так и из его изомера 106Ь, что говорит об обращении конфигурации при С22 на одной из стадий. Вероятно, это происходит после замыкания фуранового цикла в результате енолизации карбонильной группы при С23. Движущей силой данного процесса может быть образование ароматического фуранового цикла в еноле 108. Обработка фуранона 109 NaBHí привела к образованию в качестве единственного продукта реакции фуранола 110.

R, R;

¡I CH;CN0 98-100%

105а (67%)

105Ь (24%) a R,=OH, Rr'H; Ь R,=II. Rj=OH

NaBH, 99%

109, 90% из 107b IOS

Таким образом, предлагаемый подход позволяет осуществить эффективный синтез стероидов с тетрагидрофурановым циклом в боковой цепи, в частности, одного из восьми возможных изомерных тетрагидрофуранолов без использования вспомогательных хиральных реагентов.

2.5.2. Синтез 17-спирофуран-19-норстероидов

Наибольший практический интерес в ряду 19-норстероидов представляли производные, содержащие небольшой алкильный заместитель (Ме или Et) при С5 . На первом этане был осуществлен синтез С5 метилстероидов. ■ Реакция циклоприсоединения окиси ацетонитрила к местренолу 111 привела к гидроксиизоксазолу 112.

но.

МеО'

0 115,42% 116,50%

Гидрогенолиз последнего и замыкание фуранового цикла под действием кислоты дали фуранон 113. Обработка его боргидридом натрия протекала с образованием смеси спиртов 114. Дальнейшая схема синтеза включала

трансформацию ароматического цикла А в Л4-3-кетон, что было достигнуто в результате последовательных стадий восстановления по Берчу и кислотного гидролиза. Регенерация кетогруппы при С3' дала изомерную по С5' смесь кетонов. Соединения 115 и 116 оказалось возможным разделить путем колоночной хроматографии, однако определение стереохимии при С5' удалось выполнить только с привлечением метода рентгенослруктурного анализа. Соответствующие исследования были проведены на кетоне 116 (Рис. 2), и в дальнейшем полученные результаты были использованы для приписания конфигурации алкильным заместителям всех соединений изучаемого ряда.

Енон 113 использован также для синтеза З'-метилеппроизводных. Его восстановление LiAlHU дало кетои 117 (в виде изомерной смеси по С5'), которая в результате реакции Виттига была превращена в метиленпроизводное 118.

Л Л

ИЗ LiAlH^ r-jAri PhjP-Cjl; ГЧЛД Na/N14.

75% ° 86%* (Av

117 118 МеО

Обработка 118 натрием в жидком аммиаке привела не только к восстановлению цикла А, но затронула также боковую цепь. При этом после гидролиза было зафиксировано образование значительного количества продукта перевосстановления 121 в условиях, когда в смеси еще присутствовал исходный олефин 118. Вероятно, на процесс восстановления метиленовой группы значительное влияние оказывала метальная группа при С5', поскольку из реакционной смеси был выделен только изомер 121. Более того, соотношение

119 и 120 было отлично от того, которое следовало бы ожидать на основании анализа спектра ПМР исходной смеси 118.

Синтез С5-этилпроизводных был осуществлен из норэтистерона 122. Последний содержит сопряженную тризамещенную Д4-связь и монозамещенную тройную связь, с которыми может реагировать нитрилоксид.

чп ^ 0-N.

РГ

EtCHNOH,

NaBH,

i^v btCHNUH, i ч

r^Yí^ NCS, Et3N fl>

H0AAJ п% л/у17

H2, Ra-Ni

123

0

1.U,NH3-T1IF

2. CiOj.Py

125

126,16% 127,42%

Исследования показали, что тройная связь была несколько более активна в реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с нитрилоксидом по сравнению с Д4-связью в цикле А. Хотя желаемый продукт циклоприсоединения мог быть синтезирован непосредственно из норэтистерона 122, лучшие результаты получены при первоначальном восстановлении его в аллильный спирт 123. Дальнейшая последовательность реакций включала восстановительное раскрытие на никеле Ренея изоксазола 124 с последующей циклизацией в фуранон 125. Восстановление Д4'>5'-связи и регенерация еноновой системы в цикле А привели к смеси фуранонов 126 и 127, которые разделялись колоночной хроматографией.

Ri R,

a, R,=H, R2-Et

b, R|=Et, R2=H

129а,Ь, 48-59% из 128

Полученные З'-кетоны 126 и 127 были использованы в качестве исходных соединений для синтеза З'-метиленпроизводных. Их обработка триэтилортоформиагом в присутствии TsOH с целью защиты 3-кетогруппы привела к соответствующим эфирам 128. Кетогруппа при С-3' осталась незатронутой и в результате реакции Виттига была превращена в метиленовую группировку. Кислотный гидролиз на заключительной стадии дал еноны 129.

3. СИНТЕЗ С'-ГИДРОКСИПРОИЗВОДНЫХ

Стероиды с гидроксильной группой при С1 достаточно распространены в природе. В частности, они обнаружены среди БС, витаминов О, экдистероидов. До настоящего времени введение этого элемента структуры (как 1а-, так и 1(3-011) вызывает проблемы.. В этой связи основной задачей проведенного нами исследования являлась разработка эффективных методов • синтеза соответствующих спиртов. В случае витаминов группы Б проведена также апробация известных методов для получения ранее неописанных соединений. Интересным представляется опыт использования производных декалинового ряда для решения данной задачи.

3.1. ПОДХОД К СИНТЕЗУ С1 -ГИДРОКСИБРАССИНОСТЕРОИДОВ

[18]

Осуществление настоящей части работы связано с данными о выделении из природных источников С'-гидрокси-БС. В качестве ключевого модельного соединения для ее выполнения использован Д2-6-кетон 130, полученный из Р-ситостерина. Окисление его МСРВА протекало с менее затрудненной а-стороны с образованием эпоксида 131, который далее необходимо было превратить в аллильный спирт 133. Попытка осуществить изомеризацию под действием Г-БА в эфире не привела к ожидаемому результату. Соединение 133 было получено обработкой эпоксида 131 фенилселенид-анионом с последующим окислением перекисью водорода промежуточно образующегося гидроксиселенида 132. Окисление 133 0б04 привело к 1а,2а,За-триолу 134. Таким образом, в результате проделанной работы впервые осуществлен синтез 1а,2а,3а-тригидрокси-6-кетостероидов, созданы предпосылки для получения других изомеров стероидных 1,2,3-триолов.

3.2. СИНТЕЗ АНАЛОГОВ 1сс,25-ДИГИДРОКСИВИТАМИНА £)3 С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ЗАМЕСТИТЕЛЕМ ПРИ С21 [44]

Целью данной части работы стала разработка методологии синтеза аналогов 1а,25-дигидроксивитамина Из, содержащих дополнительный

заместитель при С21. Введение такого рода заместителей приводит к уменьшению конформационной подвижности боковой цепи. Учитывая, что наибольший прогресс в изучении препаратов на основе 1а,25-(ОН)гВз достигнут именно с производными, модифицированными в боковой цепи, исследование соответствующих производных представлялось актуальным и перспективным.

Реакция Биттига-Хорнера ацетата андростенолона 135 с триэтилфосфонацетатом дала Д17<20>-ненасышенный эфир 136. При восстановлении ненасыщенного эфира 136 магнием в метаноле одновременно протекала реакция переэтерификации, и после ацетилирования Зр-ОН группы получен соответствующий метиловый эфир 137. Для введения Д7-связи использован классический подход, состоящий в аллильном бромировании Д5-производного 137 дибромантином с последующим дегидро-бромированием промежуточного бромида кипячением в ксилоле в присутствии коллидина. Построения 1а-гидроксильной функции осуществлено с использованием метода, отличительной чертой которого является проведение процесса на аддукте продукта фотохимического расщепления 139 с 4-фенил-1,2,4-триазолин-3,5-дионом. Облучение соединения 138 УФ-светом проводили при температуре до 20 °С с тем, чтобы избежать термической изомеризации триена 139. Необходимо отметить, что хорошие результаты при проведении данной реакции могут быть получены только при степени конверсии исходного Д5'7-диена не более 20-30%. Увеличение времени облучения приводит к фотохимической изомеризации триена 139 по Д6-связи. Ацетилирование аддукта 140 дало ацетат 141.

^-СОгВ

(ЕЮ)2Р0СН2С02Е1

1.М^МеОН

2. Ас20/Ру

АсО'

135

СОДОе

НО'

СС^Ме

139

140, Я=Н —1 Ас^О/Ру с-«-1

Ш.Я-Ае-«-1 89%

Аллильное бромирование аддукта 141 протекало главным образом по С1 с образованием соответствующего бромида, который ввиду нестабильности не

выделялся. Его обработка ацетатом ртути (II) протекала с замещением атома брома на ацетокси-группировку. Регенерация триеновой системы с образованием соединения 143 достигнута в результате последовательных стадий щелочного гидролиза аддукта 142, окисления промежуточного циклического гидразида кислородом и термической [1,7]-сигматропной перегруппировки образующегося Д5<|0)'6'8(9>-триена.

143

Алкилирование стероидного эфира 144 бромидом 145 привело к образованию соединения 146. Восстановление сложноэфирной группировки дало спирт 147, и после снятия силильных защитных группировок был получен 21-гидроксианалог 1а,25-(ОН)гВз 149. Последовательная обработка спирта 147 изобутидбромидом в присутствии гидрида натрия и тетрабутиламмоний фторидом дала второй аналог 1а,25-(ОН)2Бз - 148, содержащий алкокси-заместитель при С21.

148 147

3.3. МОДЕЛЬНЫЕ СИНТЕЗЫ НА ПРОИЗВОДНЫХ ДЕКАЛИНОВОГО РЯДА [19]

Приведенные в данном разделе результаты исследований по синтезу С1-гидроксипроизводных декалинового ряда, одной из целей которых было получение аллогедикариола 160, демонстрируют общность проблем химии стероидов и сесквитерпеноидов. Использованный в качестве исходного

соединения а-циперон 150 может рассматриваться как удобная модель для отработки истодов введения функциональных группировок в цикл А, поскольку многие закономерности протекания химических реакций для стероидов и декалинов идентичны.

На первом этапе нами осуществлен синтез аллильного спирта 155, содержащего а-гидроксильную группу при С1 и Д2-связь, обеспечивающую возможность введения характерной для БС диольной группировки. Окислительная дегидрогенизация а-циперона 150 дала Д'-циперон 151, экзометиленовая группировка в котором далее была селективно проэпоксидирована оксоном. Деконьюгация Д4-3-кетона 152 с последующим восстановлением нестабильного промежуточного Д5-3-кетона Са(ВНф привела к аллильному спирту 153. Соединение 153 открывает широкие возможности для синтеза С'-гидроксипроизводных. Первоначально нами была изучена возможность использования вторичных аллильных селеноксидов в качестве интермедиатов. Обработка Зр-аллильного спирта о-нитрофенил селеноцианатом в присутствии трибутилфосфина дала а-селенид 154. Его обработка перекисью водорода сопровождалась ожидаемой [2,3]-сигматропной перегруппировкой с введением С'с-ОН функции, а также привела к эпоксидированию Д5-связи с образованием соединения 155.

¿Рг

150

DDQ _

151

1.LiAlH,

2. 0-NO2PhSeCN n-BugP. THF

82% NOjPhSe1'

o-o,

94%

152

Задача введения 1 p-гидроксильной группы оказалась более трудной. Попытка стереоселективного эпоксидирования аллильного спирта 153 по Шарплесу закончилась выделением из реакционной смеси Д'-З-кетона. Положительные результаты были достигнуты после удаления гидроксильной группы при С3. Двойная связь в цикле А в соединении 156 является менее затрудненной, чем Д5-связь, что позволило селективно получить соответствующий транс-диаксиальный бромгидрин, превращенный далее в эпоксид 157. Его реакция с фенилселенидом натрия, формально протекающая как транс-диэкваториальное раскрытие эпоксидного цикла, привела к гидроксиселениду 158. Восстановление последнего на никеле Ренея дало целевой спирт 159 с p-конфигурацией гидроксильной группы. Дополнительным подтверждением структуры стало превращение соединения 159 в

сесквитерпеноид аллогедикариол 160 в результате последовательных стадий мезилирования и фрагментации по Маршалу.

Таким образом, проведенная последовательность реакций позволила установить относительную и абсолютную конфигурацию выделенного из корней Ferula communis L. аллогедикариола и разработать метод введения 1а- и ip-гидроксильных группировок, что является весьма актуальным для синтеза соответствующих производных БС и витаминов D.

1. (Me2NV(0)Cl

I - I.K'BS О^ I

PhSeNa

PhSe-..

4. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БС

Изучение биологической активности синтезированных нами БС проводились в кооперации с научно-исследовательскими учреждениями биологического и сельскохозяйственного профиля в Беларуси и странах СНГ (более 50 организаций) [1,2,7,8]. Особенностью современного этапа таких исследований является их выраженная практическая направленность. Это проявляется как в постоянном расширении списка изучаемых и рекомендуемых к обработке БС культур (включающего к настоящему времени картофель, томаты, пшеницу, ячмень, рожь, кукурузу, гречиху, сою, горох, люпин, люцерну, огурцы, сахарную свеклу, табак, виноград, цветы), так и в поиске новых направлений использования БС. Прибавка урожая является важным, однако не единственным положительным эффектом, который может быть достигнут при обработке растений БС [1]. Одним из важнейших аспектов биологического действия БС является их защитное действие в условиях стресса (теплового, солевого, обусловленного обработкой гербицидами). В этом же ряду стоит способность БС повышать устойчивость растений к болезням. Подобный эффект зафиксирован, в частности, на растениях картофеля [66], томатов [38], огурцов [7]. Так, обработка картофеля БС снижала уровень развития фитофторы в дозах, существенно меньших по сравнению с обычными пестицидами [58]. Характерно, что защитный эффект БС не связан с их токсическим действием на фитопатоген, а обусловлен стимуляцией естественных защитных сил растительного организма. В ряде случаев обработка БС приводила также к улучшению потребительских свойств

сельскохозяйственной продукции. В случае картофеля наблюдалось увеличение содержания крахмала и витамина С, уменьшение содержания нитратов [59,65]. Обработка БС винограда приводила к повышению его сахаристости и снижению кислотности [67]. Отмечена способность БС уменьшать аккумуляцию гербицидов, тяжелых металлов и радионуклидов [64], что является чрезвычайно актуальным для Беларуси.

Применение БС в сельском хозяйстве основано на их способности в очень низких концентрациях стимулировать физиологические процессы в растениях. Детальное знание изменений, вызываемых БС в живой клетке, является необходимой предпосылкой их грамотного и эффективного использования. Такие исследования проводились в лабораторных условиях с целью изучения влияния БС, в частности, на белково-нуклеиновый обмен [37,42,43,48,56], на активность некоторых ферментов [7], на окислительную деградацию липидов [7]. На растениях люпина показано, что БС повышают интенсивность синтеза белка и снижают интенсивность катаболических процессов, вероятно, за счет временного ингибирования гидролитических ферментов [37,57]. При этом изменяется динамическое равновесие между процессами синтеза и распада ДНК, РНК и белка, а также хлорофилла в сторону их накопления. С этим могут быть связаны процессы адаптации и регуляции роста растений [43]. Отмечено увеличение активности пероксидазы и полифенолоксидазы при обработке БС в листьях огурцов [7]. Поскольку оба фермента включены в метаболизм полифенолов, такие изменения могут приводить к увеличению устойчивости растений к различным инфекциям. Ингибирование процессов окислительной деградации липидов биологических мембран обнаружено на растениях гороха

[7].

Необходимым этапом для получения официальной регистрации первого препарата на основе БС было проведение токсикологических исследований эпибрассинолнда. Интересные данные получены при изучении токсикологии БС на осетровых рыбах [45]. Эпибрассинолид проявил явно выраженный токсикопротекторный эффект при воздействии на молодь типичных токсикантов (солей меди, фенола, детергентов). Обнаружено, что обработка эпибрассинолидом увеличивает активность и жизнеспособность сперматозоидов осетровых в нормальных условиях и после криоконсервации. Предварительная обработка икры севрюги уменьшала количество уродств головного мозга, вызванных асфиксией и высокой соленостью. Полученные результаты указывают на наличие определенного сходства в действии БС у растений и у животных и могут стать первым шагом на пути существенного расширения сферы использования БС [7].

Проведенные исследования и анализ литературных [1] данных позволяет выделить наиболее существенные отличительные признаки БС, важные для их практического применения:

• БС представляют собой природные соединения, широко распространенные в растительном мире. Они являются естественными компонентами пищи и привычно участвуют в цепях метаболических превращений человека и животных, сформировавшихся в ходе их длительной совместной эволюции с растениями.

• Положительный эффект от применения БС достигается при их внесении в дозах, соизмеримых с их естественным содержанием в растениях. Он может заключаться в увеличении урожайности, повышении качества и сохранности сельскохозяйственной продукции, увеличении устойчивости растений против фитопатогенов и неблагоприятных факторов внешней среды.

• БС могут быть использованы для обработки растений или семян с использованием существующей техники и технологии.

5. ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА

"ЭПИН"

Препарат ЭПИН, разработанный в лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии АН Беларуси, является первым препаратом на основе БС, который был официально зарегистрирован в Беларуси и России с 1992 г и рекомендован для использования на различных культурах. Действующим началом ЭПИНа является природный фитогормон эпибрассинолид, опытное производство которого осуществляется согласно схеме, приведенной выше (см. разд. 1.1).

Препарат ЭПИН является препаратом нового поколения, предназначенным для повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, а также повышения устойчивости культур к неблагоприятным факторам внешней среды. Отличительной особенностью ЭПИНа являются исключительно низкие нормы расхода действующего вещества (10-50 мг/га), что в значительной степени обеспечивает экономичность и безопасность его применения.

Анализ экономического и социального аспектов использования ЭПИНа указывает на его высокую эффективность. Это связано, в частности, с тем, что благодаря низким нормам расхода потребность в препарате будут составлять при самом широком применении в масштабе РБ лишь десятки килограммов, в отличие от многотоннажного потребления традиционных средств защиты и повышения урожайности растений. По сравнению с ними уже при производстве и транспортировке такого количества препарата соответственно уменьшаются материальные, энерго- и трудозатраты, а также нагрузка на окружающую среду. Снижение экологической нагрузки на обрабатываемые площади при использовании ЭПИНа достигается также за счет замены (целиком или частично) традиционных пестицидов. Несмотря на довольно высокую абсолютную стоимость препарата, применение его является рентабельным.

Экономический эффект ожидается от продажи препарата на внешнем рынке как в странах СНГ, так и в дальнем зарубежье. Уже в настоящее время ЭПИН хорошо известен в хозяйствах Молдовы, Украины и особенно Российской Федерации, формируется устойчивый рынок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен комплекс исследований с целью разработки эффективных методов синтеза наиболее активных природных БС, их аналогов и родственных соединений, а также изучения свойств и возможностей их практического использования [2-8]. Собственные результаты и мировой опыт исследований в области БС обобщены в монографии "Брассиностероиды" [1].

2. Проведено углубленное исследование химических, биологических и прикладных аспектов эпибрассинолида как одного из наиболее перспективных фитогормонов для использования в растениеводстве [7,8]. На его основе разработан разрешенный к применению в Беларуси и Российской Федерации препарат ЭПИН, являющийся средством повышения урожайности нового поколения и первым препаратом ряда БС для сельского хозяйства. Осуществлен эффективный синтез эпибрассинолида, который положен в основу опытной технологии производства ЭПИНа [9,25,28,32,35]. Проведены широкие лабораторные [37,38,42,48,56,57,61] и полевые испытания эпибрассинолида (ЭПИНа) на различных культурах [43,49,58-70], свидетельствующие о его эффективности в качестве средства повышения урожайности, улучшения качества выращенного урожая, повышения устойчивости растений к фитопатогенам. Впервые показана возможность получения адаптогенного эффекта при использовании эпибрассинолида в воспроизводстве осетровых рыб [7,45].

3. Проведено сравнительное изучение методов построения боковой цепи брассинолида. Описан метод трансформации производных с боковой цепью эргостерина в Д23-22-кетостероиды [17,40], а также предложен метод стереоселективного синтеза соответствующих аллильных спиртов, основанный на использовании реакции присоединения литийвинилсиланов к 22С альдегидам [11,12,30,31].

4. Впервые реализован сульфоновый подход с синтезу 27С и 29С БС. Осуществлен синтез природных соединений этого ряда, включая норбрассинолид и брассинон, соответствующих изомеров по С20, С22 и С23, а также (24Л)-аналогов гомобрассинолида [10,13, 24,27].

5. Предложен новый подход к синтезу гомобрассинолида, включающий стадии одновременного построения 2а,За- и 22Л,23Я-диольной группировок из соответствующего 2а,3а,22,23-диэп0ксида, что позволяет отказаться от использования дорогостоящей и токсичной четырехокиси осмия [14].

6. Впервые осуществлен синтез 22С и 23С стероидных нитрилоксидов, изучена их реакционная способность в отношении диполярофилов (пропаргиловый спирт, диметилацетиленкарбинол, пропаргилбромид, аллилбромид). На основе трансформации циклоаддуктов осуществлен синтез производных, содержащих набор функциональных группировок, характерный для интермедиатов синтеза БС и витаминов группы D, в частности, Д23-22-кетонов, 25-гидрокси-23-кетонов, 22-енамино-25-гидрокси-24-кстонов, 22-енамино-24-кетонов [15,21,22,29,33,46,47,50,51, 52,53,54].

7. Изучены реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения С17- и С22-стероидных ацетиленовых спиртов с нитрилоксидами. Из С|7-ацетиленовых спиртов, имеющих 19-нор-А4-3-кето- или ароматический цикл Л, и нитрилоксидов в результате трансформации циклоаддуктов - 17-гидроксиизоксазолов получен ряд труднодоступных другими методами спирофуранонов, представляющих интерес в качестве потенциальных прогестагенов. Показана возможность стереоселективной трансформации 22-гидроксиизоксазолов через производные с открытой функционализированной боковой цепью в 20-(тетрагидрофурил)-стероиды [20,26,34,41,55,60].

8. Осуществлен синтез 21-гидрокси- и 2!-изобутирилоксианалогов 1а,25-дигидроксивитамина D3, что позволяет исследовать влияние ограниченной конформационной подвижности боковой цепи аналогов витамина D3 на биологическую активность данного класса соединений [44].

9. На модели производных декалинового ряда разработаны новые методы введения 1а- и lß-гидроксильной группировки, которые представляют интерес для синтеза соответствующих производных ряда БС и витаминов D. Проведено установление относительной и абсолютной конфигурации выделенного из корней Ferula communis L. аллогедикариола [19].

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Монография

1. Хрипач В.А., Лахвич Ф.А., Жабинский В.Н. Брассиностероиды,- Наука и техника:Минск, 1993,- 287с.

Глава из книги

2. Khripach V.A., Zhabinskii V.N., Litvinovskaya R.P. Synthesis and some practical aspects of brassinosteroids //Cutler H.G., Yokota Т., and Adam G., Eds. Brassinosteroids. Chemistry, Bioactivity, and Applications. ACS Symposium Series, Vol. 474,- Washington: American Chemical Society, 1991,-Chapt. 5,- P. 43-55.

Обзоры

3. Лахвич Ф.А., Хрипач В.А., Жабинский В.Н. Стероидные гормоны растений, их выделение и структура// Весщ АН БССР,сер.хим нав. - 1990, N3.-C. 99-116.

4. Лахвич Ф.А., Хрипач В.А., Жабинский В.Н. Синтез брассиностероидов -нового класса растительных гормонов // Успехи химии. - 1991. - Т. 60, вып. 6.-С. 1299-1333.

5. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Лахвич Ф.А. О перспективах практического применения брассиностероидов // Сельскохозяйственная биология. - 1995.-N 1.-С. 3-11.

6. Жабинский В.Н., Хрипач В.А., Ольховик В.К. Методы стереоселективного построения боковых цепей стероидов // ЖОрХ.-1996,-Т. 32, вып. З.-С. 327-363,

7. Khripach V.A., Zhabinskii V.N., Malevannaya N.N. Recent advances in brassinosteroids study and application // Proc. Plant Growth Regul. Soc. Am., 24rd. - 1997. - P. 101-106.

8. Завадская М.И., Жабинский В.Н. Прикладные аспекты брассиностероидов // Итоги и перспективы развития биоорганической химии в республике Беларусь.-Гродно, 1998.- С. 39-43.

Статьи

9. Синтез (24Д)-брассиностероидов на основе эргостерина / А.А.Ахрем, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, В.К.Ольховик // Becni АН БССР, сер. xiM. нав,- 1989,-N2,-С. 69-73.

10. Синтез 28-нор-аналогов брассинолида I В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, В.К.Ольховик, А.А.Ахрем // Весщ АН БССР, сер. xiM. нав,- 1990,- N 6,- С.

69-74.

11. Khripach V.A., Zhabinskii V.N., Olkhovick V.K. Highly stereoselective synthesis of steroidal 22a-allylic alcohols via 22-aldehydes and 1-silyl-l-iodo-l-alkenes: a new efficient route to the side chain construction of brassinolide // Tetrahedron Lett.- 1990,- V. 37, N 34,- P. 4937-4940.

12. Хрипач B.A., Жабинский B.H., Ольховик В.К. Стереоселективное формирование участка С22-С24 боковой цепи брассинолида // ЖОрХ,-1993.-Т. 29, вып. П.- С. 2214-2225.

13. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Ольховик В.К. Синтез (24Л)-гомобрассинолида//ХПС,- 1994,-N З.-С. 385-391.

14. Новый синтез гомобрассинолида / В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Г.Н.Иванова, В.К.Ольховик // Весщ АНБ, сер. xiM. нав,- 1992.- N. 1,- С.

70-72.

15. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Котяткина А.И. Синтез стероидной окиси нитрила и ее реакции с олефинами // ЖОрХ,- 1993.- Т. 29, вып. 8,- С. 15691572.

16. Хрипач В.А., Жабинский B.II., Котяткина А.И. Построение полифункционализированных боковых цепей стероидов через С22 окись нитрила // ЖОрХ,- 1993,- Т. 29, вып. 8,- С. <1573-1577.

17. Хрипач В.А., Жабинский В.П., Котяткина А.И. Синтез а,Р-ненасыщенных кетонов эргостанового ряда через 22,23-эпоксиды // ЖОрХ,- 1994,- Т. 30, вып. 7,- С. 966-969.

18. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Котяткина А.И. Подход к синтезу С1-гидрокси-брассиностероидов //ЖОрХ,- 1995,-Т. 31, вып. 12,- С. 18661867.

19. Relative and absolute configuration of allohedycaryol. Enantiospecific total synthesis of its enantiomer / V.N.Zhabinskii, A.J.Minnaard, J.B.P.AAVijnberg,

A. de Groot // J. Org. Chem.- 1996,- Vol. 61, N 12,- P. 4022-4027.

20. Стереоселективныи синтез 20-(гидрофурил)стероидов через производные изоксазола / В.А.Хрипач, В.II.Жабинский, В.К.Ольховик, М.И.Завадская, О.А.Драченова, Н.Б.Хрипач // ЖОрХ,- 1996.- Т. 32, вып. 6.- С. 841-844.

21. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Павловский II.Д. Синтез стероидных 23-енамино-25-кетонов - потенциальных интермедиатов для получения витаминов D и их аналогов И ЖОрХ. - 1998. - Т. 34, вып. 1. - С. 59-63.

22. Синтез и рентгеноструктурное исследование (205)-22-бензамидо-бр-метокси-За,5-цикло-5а-26,27-биснорхолест-22-ен-24-она / В.А.Хрипач,

B.Н.Жабинский, Н.Д.Павловский, А.С.Ляхов, А.А.Говорова // Биоорганическая химия - 1998.-Т. 24, N. 11,- С. 856-861.

23. Хрипач В.А., Жабинский В.Н., Павловский Н.Д. Нитрилоксидный подход к построению боковой цепи метаболитов витамина Бз и их аналогов, функционализированных по атому С23 // ЖОрХ. -1999. - Т. 35, вып. 3. - С. 390-392.

Материалы конференции

24. Khripach V., Zhabinskii V., Olkhovik V. Synthesis of27C, 28C and 29C brassinosteroids // 5th Int. Conf. on Chemistry and Biotechnology of Biologically Active Natural Products: Book of Abstracts., Varna, Sept. 18-23, 1989 / Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry. - Sofia, 1989.-P. 230-234.

Тезисы докладов

25. Жабинский B.H., Ольховик В.К. Синтез брассиностероидов на основе эргостерина//7-я Респ. конф. молодых ученых-химиков: Тез; докл. науч. конф., Таллин, 1987 г. / Таллинский политехнический институт. - Таллин, 1987,- С. 158.

26. Steroids with polifunctional side chains: synthetic way based on nitrile oxide methodology / V.Khripach, R.Litvinovskaya, V.Zhabinskii, M.Zavadskaya, O.Drachonova // 16th Int. symph. on chemistry of natural products: Book of Abstracts.- Kyoto, 1988,- P. 75.

-3627. Ольховик В.К., Жабинский В.Н. Синтез 27С-брассиностероидов // IX Молодежная конф. по синтетическим и природным и физиологически активным соед.: Тез. докл. науч. конф., Ереван, 20-24 сент. 1988 г. / Институт тонкой органической химии им. А.Л.Мнджояна. - Ереван, 1988.-С. 33.

28. Zhabinskii V.N. Brassinosteroids: synthesis and biological activity // VI Conf. of Young Scientists on Organic and Bioorganic Chemistry: Book of Abstracts, Bechyne, June 17-24, 1989 / Institute of Organic Chemistry and Biochemistry. -Prague, 1989.-P. 31.

29. Khripach V.A., Zhabinskii V.N. Synthesis and some cycloaddition reaction of steroidal nitrile oxide // 13th Conf. on Isoprenoids: Book of Abstracts, Poznan, Sept. 24-29, 1989 / Poznan, 1989 .- P. 71.

30. Olkhovick V.K., Zhabinskii V.N. Stereoselective synthesis of steroidal 22a-allylic alcohol - the intermediate in brassinolide synthesis // 7 Conf. of Young Scientists on on Organic and Bioorganic Chemistry: Book of Abstracts, Varna, 1990 / Institute of Organic Chemistry. - Sofia, 1990. - P. 201.

31. Olkhovick V., Zhabinskii V. New synthon for brassinolide side chain construction // Int. Workshop on Brassinosteroids: Book of Abstracts, Halle, Oct. 29 - Nov. 2, 1990 / Halle, 1990. - P. 12.

32. Zhabinskii V.N. Studies on synthesis and biological activity of brassinosteroids // Int. Workshop on Brassinosteroids: Book of Abstracts, Halle, Oct. 29 - Nov. 2,1990/Halle, 1990. -P.25.

33. Zhabinskii V.N., Kotyatkina A. Preparation and synthetic application of steroidal nitrile oxide // 8 Conf. Young Scient Org.Bioorg. Chemistry: Book of Abstracts, Riga, Nov. 2-9, 1991 / Institute of Organic Synthesis .-Riga, 1991.-P. 13.

34. Жабинский B.H., Ольховик B.K., Драченова О.А. Синтез и изучение реакционной способности стероидных 22-окси-23,25-дикетонов // Всес. конф. химии дикарбонильных соед.: Тез. докл. науч. конф., Рига, 11-13 марта 1991 г. / Институт органического синтеза. - Рига, 1991,- С. 86.

35. Жабинский В.Н. Синтез эпибрассинолида // 2-е Совещание по брассиностероидам: Тез. докл. науч. конф., Минск, 11-13 июня 1991 г. / Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1991,- С. 7.

36. Анализ брассиностероидов методом ВЭЖХ / С.М.Волков, В.Н.Жабинский, М.И.Завадская, А.Н.Харитонович // 2-е Совещание по брассиностероидам: Тез. докл. науч. конф., Минск, 11-13июня 1991г./ Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1991,- С. 22.

37. Брассиностероиды изменяют метаболизм белков и урожай люпина / О.Л.Канделинская, С.А.Бушуева, Е.Р.Уральская, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, В.К.Ольховик // 2-е Совещание по брассиностероидам:

Тез. докл. науч. конф., Минск, 11-13 июня 1991 г. / Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1991,- С. 33.

38. Некоторые аспекты действия эпибрассинолида на растения томата / Э.Н.Кириллова, Г.Т.Балмуш, М.М.Руссу, А.С.Дохмила, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский // Брассиностероиды - биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и продуктивности растений: Тез. докл. науч. конф., Минск, 1-3 июня 1993 г. /Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1993,- С. 26-27.

39. Хрипач В.А., Жабинский В.П., Ахрем А.А. Брассиностероиды -перспективные биорациональные препараты для растениеводства // XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: Тез. докл. пауч. конф,- Минск, 1993,- С. 349-350.

40. Жабинский В.Н., Котяткина А.И. Синтез а,[5-ненасыщенных кетонов эргостанового ряда через 22,23-эпоксиды // Брассиностероиды -биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и . продуктивности растений: Тез. докл. науч. конф., Минск, 1-3 июня 1993 г. / Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1993,- С. 1314.

41. Highly stereoselective synthesis of 20-(hydrofuryl)steroids via isoxazole derivatives / V.A.Khripach, V.N.Zhabinskii, V.K.Olkhovick, M.I.Zavadskaya, O.A.Drachenova, N.B.Khripach // 16th Conf. on Isoprenoids: Book of Abstracts, Prague, Sept. 17-23, 1995 / Institute of Organic Chemistry and Biochemistry. - Prague, 1995. - P. 60.

42. О механизме физиологического действия эпибрассинолида на растения люпина / А.В.Мироненко, С.А.Бушуева, О.Л.Канделинская, В.И.Домаш, Е.Р.Уральская, В.Н.Жабинский // IV Конф. "Брассиностероиды -биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и продуктивности растений": Тез. докл. науч. конф., Минск, 3-6 июля 1995 г. / Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1995. - С. 19.

43. Эпибрассинолид: росторегулиругощее и радиопротекторное действие на растения люпина / О.Л.Канделинская, А.В.Мироненко, А.Н.Чехова, А.И.Заболотный, С.А.Бушуева, В.Н.Жабинский // IV Конф. "Брассиностероиды - биорациональные, экологически безопасные регуляторы роста и продуктивности растений": Тез. докл. науч. конф., Минск, 3-6 июля 1995 г. / Институт биоорганической химии НАН Беларуси. - Минск, 1995. - С. 19-20.

44. Pivoting 20-normal and 20-epi calcitriols: synthesis and crystal structure of a "double side chain" analogue / A.Kurek-Tyrlik, F.Z.Makaev, J.Wicha, V.N.Zhabinskii, M.J.Calverley// Workshop on vitamin D: Book of Abstracts.-Stratsburg, 1996,-P. 130.

45. Высокие технологии на службе земледелия и рыбоводства: экологически чистый препарат ЭПИН / В.Г.Минеев, Л.П.Воронина, Н.Н.Малеванная, Л.В.Витвицкая, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский /7 "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем окружающей среды": Тез. докл. науч. конф,- Иркутск, 1996.- С. 61-63.

46. Khripach V., Zhabinskii V., Pavlovskii N. Synthesis of 23-enamino-25-ketones - potential intermediates for preparation of vitamin D analogues // 17th Conf. on Isoprenoids: Book of Abstracts, Krakow, Sept. 21-26,1997 / Institute of Organic Chemoistry .- Krak6w, 1997,- P. 82.

47. Павловский Н.Д., Хрипач B.A., Жабинский B.H. Новый метод получения А23-22-кетонов - ключевых интермедиатов в синтезе брассинолида // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., Москва, 24-26 июня 1997 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. - Москва, 1997. - С. 58.

48. Влияние брассиностероидов на метаболизм белков в растениях люпина / А.В.Мироненко, А.Н.Чехова) Н.Д.Домбровская, О.Л.Канделинская,

У .Р.Уральская, В.Н.Жабинский // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., Москва, 24-26 июня 1997 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. - Москва, 1997. - С. 109.

49. Khripach V.A., Zhabinskii V.N. Recent advances in brassinosteroids study and application // PGRSA Quarterly, Plant Growth Society of America.-1997,- Vol. 25, N 2,- P. 93.

50. Khripach V.A., Zhabinskii V.N., Pavlovskii N.D. A new approach to brassinolide and its biosynthetic precursors II Int. conf. on natural products and physiologically active substances: Book of Abstracts, Nov. 30 - Dec. 6, 1998 / Novosibirsk Institute of Organic Chemistry. - Novosibirsk, 1998,- P. 94.

51. Zhabinskii V.N., Pavlovskii N.D., Khripach V.A. A new synthetic approach to brassinolide and its synthetic precursors // 12th Int. conf. on organic synthesis: Book of Abstracts, Venezia, June 28 - July 2,1998 / International Union of Pure and Applied Chemistry.- Venezia, 1998,- P. 584.

52. Жабинский B.H., Хрипач B.A., Константинова О.В. Синтез стероидных 22-енамино-24-кетонов с функциональными заместителями при С20 и С25 // Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века: Тез. докл. науч. конф., Минск, 25-26 мая 1999 г / Белорусский государственный университет. -Минск, 1999.-С. 71.

53. Павловский Н.Д., Жабинский В.Н., Хрипач В.А. Построение боковых цепей брассиностероидов через 20-изоксазолинилстероиды // Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века: Тез. докл. науч. конф., Минск, 25-26 мая 1999 г / Белорусский государственный университет. -Минск, 1999,- С. 90.

54. Павловский Н.Д., Жабинский В.Н., Хрипач В.А. Нитрилоксидный подход к синтезу 25-гидрокси-23-кетонов - метаболитов витамина D3 // Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века: Тез. докл. науч. конф., Минск, 25-26 мая 1999 г / Белорусский государственный университет. -Минск, 1999,-С. 91.

55. Синтез 19-норстероидов, содержащих 5'-алкилфуран-3'-еновый фрагмент в в боковой цепи / В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, М.И.Завадская, Д.Н.Цавловский, О.А.Драченова, Г.В.Иванова, О.В.Константинова, А.А.Говорова, А.С.Ляхов, М.Грун, А. дэ Грут // Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века: Тез. докл. науч. конф., Минск, 25-26 мая 1999 г /Белорусский государственный университет. - Минск, 1999,- С. 120.

56. Действие эпибрассинолида на протеиназно-ингибиторную систему пшеницы и тритикале в онтогенезе / А.В.Мироненко, В.И.Домаш, Т.Я.Пелагейчик, Е.М.Колосова, О.Л.Канделинская, В.Н.Жабинский // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., 29 июня - 1 июля 1999 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. - Москва, 1999.- С. 116-117.

57. Влияние брассиностероидов на полипептидный спектр хроматина, а- и ß-конглютина люпина / А.В.Мироненко, О.Л.Канделинская, А.Н.Чехова, Т.Я.Пелагейчик, Е.Р.Уральская, Н.А.Домбровская, В.Н.Жабинский // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., 29 июня - 1 июля 1999 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. - Москва, 1999,- С. 117-118.

58. Новые свойства природных фитогормонов брассиностероидов. Способ защиты картофеля от фитофтороза / Е.А.Савельева, И.И.Карась,

A.В.Кильчевский, С.Н.Титова, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская II Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., 29 июня - 1 июля'1999 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. - Москва,11999.- С. 247-248.

59. Применение брассиностероидов для повышения пищевой ценности картофеля / Е.А.Савельева, И.И.Карась, В.В.Вакуленко, В.А.Хрипач,

B.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская // Регуляторы роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., 29 июня - 1 июля 1999 г. / Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева. -Москва, 1999,-С. 248-249.

60. Synthesis of some 5'-alkylfuran-3'-ene estrane derivatives / O.Drachenova, A.Govorova, A. de Groot, M.Groen, G.Ivanova, V.Khripach, O.Konstantinova, A.Lyakhov, D.Tsavlovskii, M.Zavadskaya, V.Zhabinskii // 18th Conf. on Isoprenoids: Book of Abstracts, Prachatice, Sept. 10-16, 1999 / Institute of Organic Chemistry and Biochemistry. - Prague.- P. 41.

61. О механизме адаптогенного действия эпибрассинолида на растения люпина / О.Л.Канделинская, Т.Я.Пелагейчик, Е.Р.Уральская, Е.М.Колосова, С.А.Бушуева, В.Н.Жабинский // Регуляция роста и развития растений: Тез. докл. науч. конф., Минск, 9-11 ноября 1999 г. / Минск, 1999,-С. 57.

62. Некоторые особенности формирования и функционирования устьиц листьев винограда под действием БАВ / А.Кириллов, С.Баштовая, В.Хрипач, С.Тома, А.Скуртул, В.Жабинский, Р.Козьмик, М.Завадская // Засуха и физиолого-биохимические пути ослабления её вредных последствий на культурные растения: Тез. докл. науч. конф., Кишинев, 23 июня 1999 г./Кишинев, 1999,-С. 58-61.

63. Ослабление вредного воздействия засухи на виноградные растения применением препарата "Эпин" / А.Кириллов, С.Тома, В.Хрипач,

A.Скуртул, Р.Козьмик, С.Баштовая, О.Харчук, М.Завадская,

B.Жабинский, В.Сырбу // Засуха и физиолого-биохимические пути ослабления сё вредных последствий на культурные растения: Тез. докл. науч. конф., Кишинев, 23 июня 1999 г. / Кишинев, 1999,- С. 62-64.

Патенты (заявки на патенты)

64. Заявка на пат. РБ № 950941. Препарат для снижения накопления радионуклидов растениями и способ его применения / В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская, В.П.Деева,

A.Н.Веденеев; Заявл. 23.11.1995/Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь.-1997,-№2.

65. Заявка на пат. РБ № 960345/M3. Способ повышения пищевой (питательной) ценности картофеля / В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская, Е.А.Савельева, И.И.Карась,

B.В.Вакуленко; Заявл. 4.07.1996 //Афщыйны бюлетэнь / Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь.- 1998.- № 1 (16).- С. 7.

66. Заявка на пат. РБ № 960346/И3. Способ защиты картофеля от фитофтороза I В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская, Е.А.Савельева, И.И.Карась, А.В.Кильчевский,

C.Н.Титова; Заявл. 4.07.1996 //Афщыйны бюлетэнь / Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь.- 1998.- № 1 (16).- С. 7.

67. Пат. 701 F1 Молдова, МКИ A01G17/00, A01N45/02. Procedeu de cultivare а vitei de vie (Способ выращивания винограда) / A.Chirilov, V.Khripach, S.Toma, A.Scurtul, V.Zhabinskii, R.Cozmic, M.Zavadskaya, J.Erlinman; Заявл. 20.09.1996; Опубл. 30.04.1997//Buletin oficial de proprietate industríala.- 1997,-№4,-С. 14(76).

68. Заявка на пат. РБ, МКИ C05D1/00, C05D11/00, C05G3/10, C05F11/10. Удобрение с биологически активными добавками брассиностероидов /

Г.В.Пироговская, В.А.Хрипач, И.М.Богдевич, А.М.Русалович, В.Н.Жабинский, Н.Н.Ивахненко.

69. Заявка на паг. РБ № 970680/ИЗ от 8.12.97 г. Способ защиты ячменя от листовых болезней / В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, Р.П.Литвиновская, М.И.Завадская, А.П.Волынец, Р.А.Прохорчик, Л.А.Пшеничная, Н.Е.Манжелесова, Г.В.Морозик.

70. Заявка на пат. РБ № а 19980452 от 08.05.1998 г. Способ повышения урожайности льна и улучшения качества льноволокна / Л.Г.Воскресенская, В.А.Хрипач, В.Н.Жабинский, М.И.Завадская, Р.П.Литвиновская.

РЕЗЮМЕ

Жабинский Владимир Николаевич

СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БРАССИНОСТЕРОИДОВ И РОДСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Ключевые слова: брассиностероиды (БС), витамины Б, сульфоны, винилсиланы, нитрилоксиды, 1,3-диполярное циклоприсоединение, изоксазолы, полиоксистероиды.

Работа содержит результаты систематических исследований брассиностероидов, начиная с изучения проблем их химического синтеза и заканчивая прикладными аспектами, основной целью которой было создание препаратов для сельского хозяйства. Кроме того, значительное внимание уделено разработке методов синтеза структурно и синтетически родственных брассиностероидам соединений, включая витамины Б и производные, содержащие фурановый фрагмент в боковой цепи.

Разработан первый препарат на основе брассиностероидов - ЭПИН, действующим веществом которого является эпибрассинолид, разрешенный к применению в Республике Беларусь и Российской Федерации. Осуществлен эффективный синтез эпибрассинолида, позволивший провести его крупномасштабные испытания на различных культурах.

Разработаны новые методы получения Д23-22-кетонов и Д23-22-гидроксипроизводных - ключевых интермедиатов в синтезе брассинолида.

Предложены новые подходы к синтезу норбрассинолида и (24А)-гомобрассинолида.

Осуществлен синтез аналогов активной формы витамина Бз с заместителем при С21.

Впервые получены стероиды, содержащие нитрилоксидную группировку в боковой цепи. Изучена реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения стероидных нитрилоксидов и дальнейшая трансформация полученных циклоаддуктов в производные с открытой полифункционализированной боковой цепью.

Изучена реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения стероидных ацетиленовых спиртов с низкомолекулярными окисями нитрилов. Показана возможность эффективной трансформации получаемых гидроксиизоксазолов в производные, содержащие фураноновый фрагмент.

На соединениях декалинового ряда разработан метод получения как 1а-, так и 1 р-гидроксипроизводных.

РЕЗЮМЭ

Жабмсю Улад1м1р М1калаев1ч С1НГЭЗ, УЛАСЦ1ВАСЦ11 ПРАКТЫЧНАЕ ВЫКАРЫСТАННЕ БРАС1НАСТЭР01ДАУ I РОДНАСНЫХ ЗЛУЧЭННЯУ

Ключавыя словы: брасшастэрощы (БС), вггамшы И, сульфоны, вшшсшаны, штрылаксщы, 1,3-дыпалярнае цыкладалучэнне, ¡заксазолы, полшокастэрощы.

Работа змящае вышм астэматычнага вывучэння брасжастэрощау, пачынаючы з вывучэння праблем ¡х х1м1чнага сштэзу 1 заканчваючы прикладным! аспектам!, галоунай мэтай якой з'яулялася распрацоука прэпаратау для сельскай гаспадаркк Акрамя таго, вялжая увага удзелена распрацоуцы метадау сштэзу структурна 1 сштэтычна роднасных брасшастэрощам злучэнняу, уключаючы В1тамщы Б 1 вытворныя, маючыя фуранавы гетэрацыкл у бакавым ланцугу.

Распрацаваны першы прэпарат на аснове брасшастэрощау - ЭШН, дзеючым злучэннем якога з'яуляецца отбрасшалщ, дазволены да практычнага выкарыстання у Рэспублщы Беларусь 1 Расшскай Федэрацьп. Ажыццеулены эфектыуны сштэз эгабрасшалщу, як1 дазвол1у правесщ яго шырокамасштабныя даследванш на розных культурах.

Распрацаваны новыя метады атрымання Д23-22-кетонау ! Д23-22-пдрокЫвытворных - юпочавых прамежкавых злучэнняу у сштэзе брасшалщу.

Прапанаваны розныя падыходы да сштэзу норбрасшалщу 1 (24/?)-гомабрасшалвду.

Ажыццеулены сштэз аналагау актыунай формы вкамшу Бз з замясцщелем пры С21.

Упершыню атрыманы стэрода, маючыя штрылакщную функцыю у бакавым ланцугу. Вывучана рэакцыя 1,3-дыпалярнага цыкладалучэння штрылаксщау 1 далейшая трансфармацыя атрыманых цыклаадуктау у злучэнш з адкрытым пол1функцыянальным бакавым ланцугом.

Вывучана рэакцыя 1,3-дыпалярнага цыкладалучэння ацэтыленавых стртоу з шзкамалекулярным1 нггрылаксщамг Паказана магчамасць эфектыйнай трансфармацьп атрымл1ваемых пдрокспзаксазолау у вытворныя з фуранонавым фрагментам.

На злучэннях дэкалшавага раду распрацаваны метад атрымання як 1а-, так 1 ф-пдрокавытворных.

SUMMARY

Zhabinskii Vladimir Nikolayevich

SYNTHESIS, PROPERTIES AND PRACTICAL APPLICATION OF BRASSINOSTEROIDS AND RELATED COMPOUNDS

Key words: brassinosteroids (BS), vitamins D, sulfones, vinylsilanes, nirtiloxides, 1,3-dipolarcycloaddition, isoxazoles, polyhydroxysteroids.

This work contains results of a systematic study of brassinosteroids. The study dealt with various aspects of brassinosteroids, starting from problems of the chemical synthesis and including the elaboration of new plant protecting agents on their basis and their practical application. In addition, the problems of chemical synthesis of some related steroids including vitamins D and derivatives, containing a furane heterocycle in a side chain, have been investigated also.

The main practical result of the work is considered to be the elaboration of a new preparation for agriculture - EPIN, which is allowed for application in Belarus and Russia. EPIN makes use of the natural brassinosteroid epibrassinoiide as an active ingradient. An efficient synthesis of epibrassinoiide has been proposed. It permitted to carry out large-scale trials of EPIN on different cultures.

New synthetic methods for preparation of A23-22-ketones and A23-22-hydroxy derivatives have been elaborated.

New appoaches to norbrassinolide and (24i?)-homobrassinolide have been developed.

Synthesis of some analogs of the active form of vitamin Ds with substituents at C21 has been accomplished.

New steroids containing a nitrile oxide function in a side chain have been prepared. The 1,3-dipolar cycloaddition of the steroidal nitrile oxides with low-molecular dipolarophiles and further transformations of the obtained adducts into derivatives with open-chained structures have been studied

The 1,3-dipolar cycloaddition reaction of some steroidal acetylenic and allylic alcohols with low-molecular nitrile oxides has been investigated also. It was shown that the obtained hydroxy isoxazoles could be efficiently transformed into furanone derivatives.

New synthetic routes toward both la- and lp-alcohols have been elaborated on decaline derivatives.