Фитоэкдистероиды Serratuala coronata и трансформации 20-гидроксиэкдизона и его ацетонидов под действием трифторуксусного ангидрида тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Академия наук Республики Башкортостан Уфимский научный центр Российской Академии наук Институт нефтехимии и катализа

На правах рукописи

Г. о

Галяутдинов Ильгиз Васимович

ФИТОЭКДИСТЕРОИДЫ БЕР1Р*АТиА1_А ССЖОЫАТА И ТРАНСФОРМАЦИИ 20-ГИДРОКСИЭКДИЗОНА И ЕГО АЦЕТОНИДОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТРИФТОРУКСУСНОГО АНГИДРИДА

02.00.03. - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Уфа 2000

Работа выполнена в Институте нефтехимии и катализа Академии наук Республики Башкортостан и Уфимского научного центра Российской Академии наук.

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор химических наук, профессор Одиноков В.Н.

Научный консультант:

доктор химических наук Халилов Л.М.

Официальные оппоненты: доктор химических наук

Балтина Л.А.

доктор химических наук, профессор Ибрагимов А.Г.

Ведущая организация:

Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН

Защита диссертации состоится «21» декабря 2000 года в 1200 час. на заседании диссертационного совета Д 200.33.01 в Институте нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН по адресу: 450075, Уфа, проспект Октября, 141.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН.

Автореферат разослан «20» ноября 2000 года Ученый секретарь диссертацион-

ного совета, доктор химических наук, профессор

Булгаков Р.Г.

ЕМА.МЪ.ё, О

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Экдистероиды являются сравнительно новой группой природных низкомолекулярных биорегуляторов, по своей структуре относящиеся к полигидроксилированным стеринам. Характерной особенностью их структуры является г/ыс-сочленение циклов А и В, наличие в кольце В Д'-б-кетонной группировки и 14а-гидроксилыюй группы. Экдистероиды впервые были обнаружены у членистоногих в качестве гормонов, регулирующих процессы их роста, дифференциации и метаморфоза. Поскольку на личиночной стадии развития экдистероиды регулируют линьку, эти соединения называют гормонами линьки насекомых. Характерной особенностью экдистероидов является их широкое распространение в животном и растительном мире -зоо- и, соответственно, фитоэкдистероиды.

Обнаружение экдистероидов в достаточно больших количествах (до 1.5-3% от сухого веса) в некоторых видах растений было довольно неожиданным и обусловило к ним большой практический интерес в качестве регуляторов роста и развития насекомых, защитных средств растений от насекомых-вредителей, а также в плане создания па их основе лекарственных препаратов, поскольку они оказались нетоксичными для млекопитающих.

К настоящему времени идентифицировано более 250 представителей фито- и зооэкдистероидов, причем большинство составили фитоэкдистероиды. Весьма перспективным источником

фитоэкдистероидов являются растения рода БеггаШа. Были сообщения об исследовании экдистероидного состава, выделении и идентификации некоторых видов растений данного рода, произрастающих в Средней Азии, на Украине, Северо-Востоке европейской части России. В то же время, флора Башкирии как источник экдистероидов практически не изучалась.

Наряду с выделением природных фитоэкдистероидов важны их синтетические трансформации, позволяющие получать более труднодоступные экдистероиды и их фармакологически значимые аналоги.

В этой связи поиск доступного источника фитоэкдистероидов*, выделение и идентификация экдистероидов из растительного сырья, а также исследование химических трансформаций фитоэкдистероидов представляются актуальными задачами.

Работа выполнялась как плановая в Институте нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 00-03-32811а).

Пель работы состояла в исследовании доступного, произрастающего на территории Башкирии растения Serraíula coronata (серпуха венценосная) как источника фитоэкдистероидов, выделении и идентификации этих соединений, а также исследовании синтетических трансформаций одного из наиболее распространенного представителя фитоэкдистероидов - 20-гидроксиэкдизона для получения на его основе других, реже встречающихся в природе фитоэкдистероидов и их аналогов.

Научная новизна. Разработан новый метод выделения экдистероидов, основанный на выжимании сока из надземной части свежесобранных растений вида Serratilla coronata с последующим концентрированием и экстракцией этилацетатом. Из этилацетатного концентрата были выделены, очищены с помощью ВЭЖХ и идентифицированы 7 фитоэкдистероидов. Из них - 20-гидроксиэкдизон, экдизон, полиподин В и аюгастерон С ранее идентифицированы в Serratilla coronata. Кроме того, впервые выделены 22-(Э-ацетил-20-гидроксиэкдизон и 22-дезокси-20-

' При постановке темы диссертационной работы принял участие д.х.н Балтаев У.А., предложивший в качестве перспективного источника фитоэкдистероидов растение Serratula coronata, произрастающее на территории Башкирии, за что автор выражает ему благодарность.

гидроксиэкдизон (таксистерон). Обнаружен новый фшоэкдистероид - 2-дезокси-3-эт<-4Д20-дигидроксиэкдизон, названный нами коронатастеро-ном. Структура нового экдистероида установлена на основании одно- и двумерных экспериментов ЯМР 'Н и ВС и селективного протонного двойного резонанса.

На примере 20-гидроксиэкдизона показана аналитическая значимость в химии экдистероидов метода масс-спектрометрии диссоциативного захвата электронов, которая позволяет фиксировать характеристичные ионы [М-Н2]", [М-пН20]" (п~ 1 -3) и [М-Н2-пН20]' (п=1-3).

Установлено, что при взаимодействии 20-гидроксиэкдизона (20Е) с трифторуксусным ангидридом (ТФУА) в хлороформе в одну стадию образуется 225-аналог шидастерона как результат направленной дегидратации 20Е с обращением конфигурации С(22)-атома. Оказалось, что применение избытка ТФУА приводит к дальнейшим превращениям с получением, в итоге, шидастерона природной 22/?-конфигурации. Выделен промежуточный продукт этого превращения - (225)-эиы-20,22-0-(ГЛ5'-гидрокси-2',2',2'-трнфторэтилиден)-20-гидроксиэкдизон, идентифицированный с помощью ЯМР 'М и ЬС.

Найден метод селективной защиты 20,22-гидроксильных групп путем взаимодействия экдистероидов с ацетоном в присутствии борфтористово дородной кислоты. Этим методом получены 20,22-ацетониды 20-гидроксиэкдизона и аюгастерона С.

Установлено, что при взаимодействии 2,3:20,22-диацетопида 20Е с эквимольным количеством ТФУА в присутствии пиридина образуются его 25-трифторацетат, а при использовании избытка ТФУА имеет место также 14,15-дегидратация. К образованию 25-6?-трифторацетил-14,15-ангидропроизводному приводит обработка в тех же условиях 20,22-моноацетонида 20Е.

Практическая значимость. Разработан эффективный метод выделения фитоэкдистероидов из надземной части растений вида Serratula coronata, произрастающего в Башкирии и других регионах России, что позволяет рассматривать 20-гидроксиэкдизон и некоторые другие экдистероиды как достаточно доступные для их применения в медицине и сельском хозяйстве, а также для химических трансформаций. Так, основной компонент фитоэкдистероидов растения Serratula coronata - 20-гидроксиэкдизон является активным началом известного препарата «Экдистен» тонизирующего и иммуностимулирующего действия, а также препаратов для улучшения качества зимовки пчел, повышения выхода коконов тутового шелкопряда и для борьбы с паразитом пчел Varroa jacobsoni. Испытания противовоспалительной активности 20-гидроксиэкдизона на модели формалинового отека при лечении мышей, выполненные в лаборатории конструирования биологически активных веществ ИНК АН РБ и УНЦ РАН под руководством д.м.н. Башкатова С.А., показали, что введение водного раствора 20Е в дозе 50 мг/кг приводит к снижению отека в 3.5 раза.

Биотест на Drosophila melanogaster, выполненный на кафедре биологии Эксетерского университета (Великобритания) профессором J1. Дайненом, показал следующие значения экдизоновой (линочной) активности (ED50):

20-Гидроксиэкдизон 7.5х10"9М

Коронатастерон 1.6x107 М

Аюгастерон С 6.2х10"8М

Таксистерон 9.5xl0"sM

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены или представлены на V Международной конференции «Наукоемкие химические технологии» (Ярославль, 1998), International Conference on Natural products and physiologically active substances (Novosibirsk, 1998), XIII th Ecdysone Workshop (Jena, 1998), III Всероссийском совещании «Лесохимия и органический синтез» (Сыктывкар, 1998), Одиннадцатой Всероссийской конференции по химическим реактивам «Реактив-98»

(Уфа, 1998), VI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем «Яльчик-99». (Казань-Москва-Йошкар-Ола, 1999), 18 th Conference on isoprenoids (Prachatice, 1999), VI Международной конференции «Наукоемкие химические технологии» (Москва, 1999), 1ой Всероссийской конференции по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста (Суздаль, 2000), XIV th Ecdysone Workshop "Ecdysone 2000" (Rapperswil, Switzerland, 2000), Всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2000).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 13 докладов на конференциях, получено 3 патента РФ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на страницах компьютерного набора (формат А4) и включает введение, литературный обзор на тему «Экдистероиды растений рода Serratilla: выделение, идентификация и химические превращения», обсуждение результатов, экспериментальную часть, выводы, список литературы )¿j наименований).

Основное содержание работы.

1. Выделение и идентификация фигоэкдистероидов из растения Serratilla coronata.

При выделении суммы фитоэкдистероидов из растения Serratilla coronata, произрастающего на территории Башкирии (Кармаскалинский район)*, был применен разработанный нами метод, заключающийся в использовании сока, выжатого из надземной части свежесобранных растений.

Автор благодарит к.б.н., с.н.с. Института биологии УНЦ РАН Мулдашева A.A. за определение вида растения и к.х.н.. н.с. ИНК АН РБ и УНЦ РАН Халилову А.З. за помощь в сборе растений.

Таким образом, из 1.1 кг растений с помощью соковыжималки было получено 600 мл сока, который сконцентрировали на роторном испарителе до 50 мл и экстрагировали этилацетатом (5x200 мл). Экстракт упарили до объема -90 мл, охладили до комнатной температуры и отфильтровали выпавшие кристаллы 20-гидроксиэкдизона (1) (1.4 г). Фильтрат после отделения кристаллов соединения (1) (85 мл) упарили на роторном испарителе, получив в остатке 0.61 г, которые поместили на колонку с 20 г БЮг и элюировали смесью (5:1) СНС13-МеОН (контроль ТСХ), отобрав фракции Л (К,-0.49), В (1^=0.37) и С (%=0.25).

Из фракции А с помощью препаративной ВЭЖХ* выделен 220-ацетил-20-гидроксиэкдизон (2); из фракции В выделены полиподин В (3), коронатастерон (4), аюгастерон С (5) и таксистерон (6); из фракции С экдизон (7) и 20-гидроксиэкдизон 1.

он

но

но =

н

н

о

о

2

ОН

ОН

НО

но =

н

н

о

3

-он

4

Автор благодарит н.с. ИНК АН РБ и УНЦ РАН Ушакову З.И. за выполнение анализа методом ВЭЖХ и зав. лаб. ИОХ УНЦ РАН Данилова В.Т. за помощь при выполнении препаративного разделения методом ВЭЖХ.

он

Выход и характеристики экдистероидов 1-7 приведены в таблице 1,

спектры ЯМР С - в таблице 2.

Таблица 1.

Выход и характеристики соединений 1-7.

л» соединения Выход ВЭЖХ ° Физи1 характе tecicne ристикн I

Вес, г % от веса ко j душ но-сухнх лнстьез т. мин Содержание основного вещества Тпл "с (МеОН)

1 1.88 1.5 6 9.1 >99 246 -65.3

2 0.11 0.09 16.3 >98 147-148 -49.5

3 0.09 0.07 9.3 >98 256-257 +59.4

4 I 0.01 0.01 10.2 >98 215-216 + 61.5

5 0.08 0.06 16.1 >98 216-216.5 +48.5

6 0.01 0.01 26 >99 141-141.5 -42.7

7 0.16 0.13 16.4 >98 242-243 ^64.7

Примечания:

а] ВЭЖХ - анализ выполнен на жидкостном хроматографе «Du Pont», снабженном УФ-детектором (к 242 нм), колонкой с сорбентом Сепарон-С18 (125x4 мм, 5 мкм), элюент: метанол-вода 60:40, 0.8 мл-мин"1

20°С.

6) Для 1 дан суммарный выход продукта, выделенного фильтрацией и с помощью ВЭЖХ.

Таблица 2.

Спектральные параметры ЯМР 13С* (5, м.д., растворитель - CD3OD) соединений 1-7.

С Соединение

1 2 3 4 5 6 7

1 37.3 т 37.3 т 34.1 т 33.6 т 39.9 т 37.3 т 37.3 т

2 68.7д 68.7 д 68.4 д 43.0 т 68.9д 68.7 д 68.7 л

3 68.5 л 68.5 д 70.2 д 72.1 д 68.6 д 68.5 д 68.5 д

4 32.8 т 32.8 т 36.1 т 75.3 д 33.3 т 32.8 т 32.9 т

5 51.7 д 51.7 д 80.4 с 57.4 д 52.8 д 53.3 д 51.8 д

6 206.6 с 206.5 с 202.5 с 204.8 с 206.8 с 206.7 с 206.8 с

7 122.1 д 122.2д 120.6д 122.0д 122.7 д 122.1 д 122.0д

8 168.1 с 168.0 с 167.5 с 168.2 с 165.8 с 168.3 с 167.8 с

9 35.0д 35.1 д 39.0д 36.0 д 42.9 д 35.0 д 35.2 л

10 39.3 с 39.3 с 45.5 с 39.6 с 39.0 с 39.3 с 39.3 с

11 21.5 т 21.5т 22.5 т 21.5т 69.5 д 22.0 т 21.6т

12 32.5 т 32.6 т 32.6 т 32.5 т 43.7 т 32.3 т 32.1т

13 * * * * * * *

14 85.2 с 85.2 с 85.1 с 85.2 с 84.9 с 85.6 с 85.2 с

15 31.8т 31.8т 31.7т 31.8т 31.8т 31.6т 31.9т

16 21.5 т 21.5т 21.4т 21.5т 21.5 т 21.5т 27.0 т

17 50.5д 50.9 д 50.4 д 50.5 д 50.3 д 51.8 д 49.9 д

18 18.1 к 18.1 к 17.0 к 18.1 к 18.9 к 18.2 к 16.2к

19 24.4к 24.5к 18.1 к 23.9 к 24.6 к 24.4 к 24.5к

20 78.1 с 77.5 с 78.0 с 78.0 с 77.9 с 76.0 с 43.4 д

21 21.1 к 21.3 к 21.0 к 21.1 к 21.0 к 26.5к 13.2к

22 78.4 д 80.7д 78.4 д 78.5 д 78.0д 45.9 т 77.9 т

I 23 27.3 т 26.2 т 27.3 т 27.3 т 30.5 т 20.1 т 25.3 т

24 42.3 т 41.6т 42.4 т 42.4 т 37.6 т 45.4 т 42.2 т

25 71.4с 71.5 с 71.4 с 71.4с 29.2д 71.6с 71.5 с

26 29.0к 29.0к 28.9 к 29.0к 23.5 к 29.1 к 29.6 к

27 29.7 к 29.5к 29.7к 29.7к 22.8 к 29.3 к 29.1 к

СО 173.4 с

СНзСО! 21.3 т

*) Сигналы под CD3OD.

Автор благодарит зав. лабораторией спектральных методов ИОХ УНЦ РАН, к.х.н. Спирихина JI.B. и с.н.с. той же лаборатории к.х.н. Фатыхова A.A. за помощь в снятии спектров ЯМР 'н и ,3С и участие в их обсуждении.

Структура коропатастерона 4 как 2-дезокси-3-эим-4Д20-дигидроксюкдизона, или (20R,22R)-3a,4j3.14а,20,22,25-гексагидрокси-5Д-холест-7-ен-6-она установлена на основании одно- и двумерных экспериментов ЯМР 'Н и nC (NOE diff, JMOD СН, COSY, CHCOOR, N'OESY) и селективного протонного двойного резонанса. При сравнении спектров ЯМР |3С соединений 1 и 4, снятых в режиме J-модулированного спинового эха (JMOD), видны существенные различия в положении и мультиплетности сигналов углеродных атомов С(1-5) кольца А молекул 1 и 4, тогда как параметры сигналов остальных атомов обоих соединений близки между собой (таблица 2). Смещение сигнала С(1) в сильное поле (Д5=3.8 м.д.) и С(5) - в слабое поле (Л5=5.б м.д.) свидетельствует об отсутствии гидроксильной группы у С(2) атома и о наличии ее при С(4). Следовательно, триплетный сигнал при о 43.0 м.д. относится к С(2), тогда как дублет при 5 75.3 м.д. отвечает С(4) - атому. Протонный сигнал в области 5 3.31 м.д. отнесен к Н(4) на том основании, что он имеет кросс-пики с Н(3) (§ 3.63 м.д.) в гомоядерном НН COSY и с С(4) (8 75.3 м.д.) в гетероядерном СН CORR эксперименте (рис. 1).

Конфигурация гидроксильных групп при атомах С(3) и С(4) соединения 4 определена на основе эксперимента NOE diff и селективного протонного двойного резонанса. При насыщении сигнала аксиального атома Н(2), находящегося в области 5 1.09 м.д., наблюдается NOE-эффект (6-8%) на Н(4) и Н(9), тогда как на Н(3) он отсутствует. Это свидетельствует о том, что атомы На(2), Н(4) и Н(9) сближены в пространстве, занимая аксиальное положение и имея «-ориентацию (рис. 2). Найденные методом двойного резонанса величины вицинальных КССВ Н(3)Н(4) и Н(3)На(2), равные 9.8 Гц и 9.7 Гц, однозначно подтверждают аксиальное расположение атомов Н(3) и Н(4). Следовательно,

гидроксильная группа при С(3) имеет а-ориентацию, тогда как ОН(4) отвечает ß-конфигурации.

Таксистерон 6 впервые был выделен в аморфном состоянии из тиса Taxus cuspidata, превращен в 2,3-диацетат, для которого был снят масс-спектр и спектры ЯМР 'Н и 13С. Сообщалось также о выделении из

растения Silene nutans кристалического таксистерона, однако приведенные авторами физико-химические константы существенно отличались от полученных нами для соединения 6.

Структура таксистерона 6 нами подтверждена спектром ЯМР ЬС, в котором наблюдаются существенные изменения в положении сигналов С(20)-С(24) в сравнении с соответствующими сигналами в спектре ЯМР 13С соединения 1, а для сигнала С(22) характерны не только сильнопольное смещение (Д5!=32.5 м.д.), но и трансформация из дублета (в спектре 1) в триплет.

О выделении 22-0-ацетил-20-гидроксиэкдизона (2) из других источников сообщалось неоднократно. Его строение было установлено с помощью масс-спектра и ЯМР 'Н. Структура 2 нами подтверждена спектром ЯМР |3С, в котором наблюдался сдвиг в слабое поле сигнала С(22) (Д5=2.2 м.д.) относительно соответствующего сигнала в спектре 1. Кроме того, присутствовали два дополнительных сигнала при 5 173.4 и 21.3 м.д., свидетельствовавшие о присутствии ацетатной группы.

Спектры ЯМР 'Н и ЬС выделенных экдистероидов 1 и 7, и их физико-химические константы были идентичны приведенным в литературе.

Спектр ЯМР ЬС полученного нами полиподина В 3 в целом совпадает с приведенным в литературе, однако сигналы С(1) и С(9) следует поменять местами, в пользу чего свидетельствует JMOD эксперимент.

Выделенный нами аюгастерон С 5 имел т.пл. на 18°С выше приведенной в литературе. С другой стороны, спектр ЯМР 13С соединения 5 был аналогичен литературному для аюгастерона С.

Отличие структуры 5 от базового соединения для сравнения (20-гидроксиэкдизоиа 1) - в местоположении одной из гидроксильных групп, что наглядно отражается в спектре ЯМР 13С (таблица 2). Как видно, сигнал С(25) атома в спектре 5 смещается в сильное поле (Д5=43.4 м.д.), трансформируясь из синглета в дублет (режим JMOD), а сигнал С(11),

наоборот, смещается в слабое поле (Д5=45.9 м.д.), преобразуясь из триплета в дублет. а-Конфигурация 0Н(11)-группы в 5 следует из рассмотрения одно- и двумерного спектров и NOE-эффектов. Отнесение сигнала в области 5 4.12 м.д. (д.д.д, Ji=8.9, ,/2=./з=5.6 Гц) к Н(11) сделано на основании наличия кросс-пика между ним и сигналом С(11) (5 69.5 м.д.) в гетероядерном СН CORR спектре. При последовательном насыщении сигналов протонов аксиально расположенных метальных групп - Н(18) (8 1.05 м.д.) и Н(19) (5 0.87 м.д.) наблюдался NOE-эффект на Н(11), что свидетельствовало об их пространственной сближенности и, следовательно, аксиальной ориентации Н(11), то есть, соответственно, экваториальной, или а-конфигурации ОН(11) группы. Дополнительным подтверждением аксиальной направленности Н(11) может служить его КССВ с аксиальным протоном Н(9) (5 3.15 м.д.) равная 8.9 Гц, которая однозначно следует из сверхтонкой структуры сигнала Н(9), имеющего вид хорошо разрешенного дублет-дублета (3Jh(9>h(H) = 8-9 Гц, 4JH(9j-ii(7) = 2.3 Гц).

В результате изучения диссоциативного захвата электроное (ДЗЭ) молекулами 20Е установлено, что в области тепловых энергий электронов (-0 эВ) масс-спектр формируется в основном за счет ионов [М-пН20]" (п=1-3) и [М-Н2-пН20]" (п=1-3), а в области высоких энергий (5-10 эВ) наблюдаются ионы [М-Н2]" и [М-Н20]", причем пик ионов [М-Н20]" имеет максимальную интенсивность в масс-спектре (MC). Таким образом, показано, что масс-спектрометрия отрицательных ионов в режиме ДЗЭ позволяет фиксировать в области высоких масс не только ионы, отвечающие отщеплению молекул Н20 (что наблюдается и в MC электронного удара), но также ионы, процесс образования которых сопровождается элиминированием молекул Н2. Для аналитических целей особенно информативным являются ионы [М-Н2]', поскольку молекулярные ионы в MC ЭУ, как правило, отсутствуют.

2. Трансформации 20-гндрокснэкдизона.

Среди разнообразных трансформаций одного из наиболее доступного в обширной группе экдистероидов - 20-гидроксиэкдизона привлекают внимание реакции дегидратации, поскольку они значительно расширяют его синтетический потенциал и открывают путь к получению других более труднодоступных фитоэкдистероидов. Из рассмотренных в литературном обзоре дегидратационных превращений отметим, что сообщалось о шести стадийном синтезе шидастерона, ранее выделенного из растения ШесИпит тротсит.

2.1. Взаимодействие 20-гидроксиэкднзона с трифторуксусным

При исследовании взаимодействия 20-гидроксиэкдизона (1) с трифторуксусным ангидридом (ТФУА) было обнаружено, что при действии на суспензию соединения 1 в хлороформе трехкратного мольного избытка реагента по истечении 30 мин наблюдалась гомогенизация реакционной смеси, после упаривания которой и хроматографирования был выделен 22,25-ангидро-20-гидроксиэкдизон (8) (схема 1), идентичный (ИК, УФ, ЯМР 'Н и 13С) шидастерону, полученному в упомянутом 6-ти стадийном синтезе.

Использовав двукратный мольный избыток ТФУА и прервав реакцию на 50%-ной конверсии исходного 1 (контроль ТСХ, -15 мин), получили 225-аналог шидастерона (9) (схема 2).

ангидридом в хлороформе.

Схема!.

Подтверждением прошедшей дегидратации 20-гидроксиэкдизона 1 служили данные масс-спектров (МС). Если МС исходного 1 содержал пик молекулярного иона (т/г 480) и пики ионов т/г 462, 444, 426, 408, соответствующие последовательному отрыву 1-4 молекул воды, то в МС 9 фрагментации М+ с отщеплением 1-3 молекул Н20 отвечали пики ионов т/г 444, 426, 408. Полученный эпимер 9 имел [а]о'3^ 23.5°, тогда как для шидастерона [а]о20=+65° (с 0.18, СНС13). Как и в случае известного шидастерона 8, в спектре его (225)-эпимера 9 наблюдался сдвиг сигнала С-25 в слабое поле по отношению к соответствующему сигналу в спектре 1, что свидетельствовало об образовании эфирной связи С22-С2\

Следует отметить существенное различие в спектрах ЯМР 'Н химедвигов протонов метальных групп тетрагидрофуранового цикла 26-СН3 и 27-СНз для шидастерона 8 (8 1.24 и 1.25 м.д.) и его 225,-эпршера 9 (5 1.56 и 1.58 м.д.).

Таким образом, на этой стадии трансформации 1 в 9 происходит обращение конфигурации С(22) атома в результате внутримолекулярной реакции с атакой 25-гидроксила на С(22) в вероятном промежуточном комплексе А (схема 2).

При проведении реакции 1 с 2 мол экв. ТФУА до полной конверсии исходного соединения происходит дальнейшая трансформация соединения 9 с образованием продукта раскрытия его тетрагидрофуранового цикла -(225)-20,22-0-(Г7г^-гидрокси-2',2',2'-трифторэтилиден)-20-гидроксиэкди-зона (10), через интермедиат В (схема 3). Превращение 1,3-диоксолана 10 в шидастерон 8 является следствием внутримолекулярной 8м2 реакции с атакой 25-гидроксила на С(22) с обращением его (^-конфигурации на (Я), чему способствует, очевидно, проведение реакции 1 с избытком (3 мол. экв.) ТФУА.

Наиболее убедительным доказательством строения соединения 10 является спектр ЯМР °С, снятый в режиме ШСЮ (таблица 3). Для него

весьма показателен существенный сдвнг сигналов С(20) и С(22) в слабое поле по отношению к соответствующим сигналам в спектре 1. При этом сигналы обоих атомов удвоены, что свидетельствует о присутствии хирального центра /^-конфигурации. Таким центром в 10 является С(Г)-атом, сигнал которого представлен двумя квартетами (5 112.8 м.д. 27Ср=47.6 Гц и 5 113.1 м.д., 2Jc?='MЛ Гц), а сигнал соседней СР3-группы, образует два квартета (5 121.6 м.д., 17а.~284.0 Гц и 5 122.3 м.д., '^^284.0 Гц). Рацемическим С(Г)-атомом обусловлен двойной набор сигналов и некоторых других углеродных атомов в спектре ЯМР 13С соединения 10 (таблица 3). В масс-спектре 10 в области высоких масс наблюдались пики ионов, отвечающие фрагментации М+ с отщеплением 1-ЬО, СНз, СБз и ОН. 2.2. Взаимодействие ацетошщов 20-гидроксиэкдизона с трифторуксусным ангидридом в хлороформе в присутствии пиридина.

Ацетилирование 20-гидроксиэкдизона уксусным ангидридом хорошо изучено и выявлены условия образования изомерных и в разной степени ацетилированных производных 20Е. Однако, как нами установлено, при взаимодействии 20Е с трифторуксусным ангидридом в присутствии пиридина ожидаемые трифторацетаты не образуются. С другой стороны, при действии эквимольного количества ТФУА на 2,3:20,22-диацетонид 20-гидроксиэкдизона (11) гладко образуется 25-трифторацетат 12, тогда как двукратный мольный избыток ТФУА приводит дополнительно к 14,15-дегидратации с получением 2,3:20,22-диацетонида 25-О-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона (13) (схема 4).

Образование 25-трифторацетата 12 однозначно подтверждено наблюдаемым слабопольным сдвигом С(25)-сигнала в спектре ЯМР 13С по отношению к соответствующему сигналу в спектре диацетонида 11 (таблица 3). Дегидратация с отщеплением ОН(14)-группы и образование Д14,|3-связи следует из существенного смещения сигнала С(14) в спектре ЯМР ,3С соединения 13 в сторону слабого поля, а также изменения

характера сигнала С( 15) из триплетного в дублетный с его сдвигом в слабое поле (таблица 3).

Таблица 3.

Спектральные параметры ЯМР '"С (5, м.д.) соединений 8-16.

С Соединение (растворитель)

8 (СОзОЦ) 9 (О^СЮ) 10 (СОзСЮ) 11 (СБСЮ 12 (СЭСЬ) 13 (СОСЬ) 14 (С505М) 15 (сось) 16 (СзЭ.Ю

1 37.3 т 37.4 т 37.2 т 37.5 т 38.2 т 38.0 т 37.7 т 38.1 т 39.1 т

2 68.7 д 68.7 д 68.4 д 72 Од 72.9 д 72.0 д 67.9 д 67.7 д 67.6 д

3 68.5 д 68.5 д 68.7 д 71.5.1 71.6 д 71.6 д 67.8 д 67.2 д 68.0 д |

4 32.8 т 32.9 т 32.8 т 31.3т 31 6т 31.5 т 32.2 т 31.6т 32.6 т 1

5 51.8 д 51.8 д 51.7д 50.7 д 50.8 д 50.7 д 51.1 д 49.7 д 52.0 д !

6 206.7 с 206.5 с 206.5 с 203.0 с_] 203.1 с 202.1 с 203.3 с 203.6 с 204.0 с

7 122.1 д 122.2 д 122.2 д 121.2 д 121.3 д 120.7 д 121.5 д 120.6 д 122.1 д

8 168 2 с 168.0 с 167.4с 1 163.7с 164.0 с 153.6с 165.4 с 155.6 с 163.7с

9 35.1 д 35.1 д 35.0 д | 34.3 д 34.5 д 38.5 д 34.2 д 38.4 д 42 2 д

10 39.3 с 39 3 с 39 1 с 37.7 с | 37.8 с 38.3 с 38 4 с 38.5 с 39.0

11 21.7т 21.8т 21.1 т 20.4 т 20.6 т 20.4 т 20.8 т 20.5 т 68.3 д !

12 32.3 т 32.3 т 32.2 т 1 30.8 т 31.0 т 26.7 т 31.4т 26.7 т 43.2 т

13 48.8 с 48 6 с 48.3 с 47.2 с 47.5 с 47.5 с 47.6 с 47.5 сН 47.4 с

14 185Л с 85.2 с 85.3 с ' 84.7 с 84.7 с 148.6 с 85.1 с 148.9 с 84.4 с

15 31.7т 31.8т 31.5т ! 26.5т 26.7 т 128.0 д 31.5т 128.4 д 31.1т |

16 21.5т 21.5т 22.5 т 21.1 т _21.2 т 37.5 т 21.9т 36.4 т 22.0 т

17 51.8 д 50.6 д 50.6 д 48.9 д 1 49.2 д 57.7 д 49.7 д 57.7 д 49.2 д

18 18.2 к 18.1 к 17.5 к 16.9 к 17.1 к 19.0 к 17.1 к 19.0 к 17.8 к

19 24.4 к 24.4 к 24.5 к 23.4 к 23.6 к 23.2 к 24.2 к 23.2 к 24.3 к

20 77.1 с 77.1 с 88.0 с 90.3 с 84 3 с 84.2 с 83.0 с 83.9 с 83.0 с 83.7 с

21 20.7 к 20.7 к 24.5 к 21 8 к 21.9 к 21.1 к 22.2 к 21.1 к 22.4 к |

22 85.6 д 77.9 д 84.3 д 87.4 д 81.9 д 81.2 д 80.8 д 82 3 д 80 8 д 81.2л

23 28.5 т 26.9 т 24.3 т 25.0 т 23.5 т 23.1 т 23.1 т 24.1 т 23.1 т 29.5 т

24 39.6 т 37.4 т 41.6т 41.3 т 37.6 т 39.5 т 419т 39.5 т 36.4 т

25 82.0 с 81.8с 71.0с 70.3 с 88.9 с 88.6 с 69.1 с 88.7 с 27.8 д

26 28.4 к 1 26.0 к 29.0 к 28 4 к 26.5 к 26.3 к 29.3 к 25.0 к 22.1 к

27 29.0 к 25.7 к 29.5 к 28.4 к 27.0 к 26.7 к 27.0 к 25.8 к 22.0 к

С' 113.Г к 112.8'к 106.9 с 107.1 с 107.0 с 106.7 с 107.1 с 106.5 с

С" 108.2 с 108.4 с 108 6 с

СНз 26.8 к 25.8 к 25.8 к 29.7 к 26.7 к 26.4 к

сн. 26.5 к 25.2 к 25.0 к 29.9 к 28.8 к 28.9к

СНз 29.3 к 29.0 к 28.8 к

сн3 28.9 к 28.5 к 28.4 к

СРз 121,6"с 122.4" с 114.4'к 114.3* к 114.3* к

СОСРз 155.3" к 156.0"к 156.0"к

Чср=47.1

и 47.6 Гц; -284.0 Гц;

•':Ср=286.5 Гц; "\т=41.4 Гц;

Чсь=286.0 Гц; ',21ср=41.0ГЦ;

♦':Сг=286.0Гц "21ср=41.4 Гц

Схема 4.

Трифторацетидирование по ОН(25)-группе и 14,15-дегидратация протекает также при обработке 20,22-ацетонида 20-гидроксиэкдизона (14) избытком ТФУА в присутствии пиридина с получением 20,22-ацетонида 25-С-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона (15) (схема 5). Структура соединения 15 подтверждена спектром ЯМР ЬС (таблица 3).

Моноацетонид 14 без примеси изомерного 2,3-моноацетонида и диацетонида получен взаимодействием 1 с ацетоном в присутствии борфтористоводородной кислоты, тогда как в обычно принятых условиях синтеза моноацетонидов образуется смесь 2,3- и 20,22-моноацетонидов, которую требуется разделить. С использованием найденного метода получен также 20,22-ацетонид аюгастерона С (16) (схема 5).

Схема 5.

Выводы.

1. Разработан эффективный метод выделения фитоэкдистероидов путем выдавливания из свежесобранных растений сока с последующим его концентрированием и экстракцией из полученного концентрата этилацетатом суммы экдистероидов.

2. С помощью данного метода из растения Serratula coronata, произрастающего на территории Башкирии, выделены как-традиционные для данного вида 20-гидроксиэкдизон (20Е) (основной компонент, выход которого составил 1.5% в расчете на воздушно сухие листья растения), экдизон, полиподин В и аюгастерон С, так и ранее не выделявшиеся из Serratula coronata 22-Оацетил-2С)-гидроксиэкдизон и 22-дезокси-20-гидроксиэкдизон (таксистерон).

3. Выделен с помощью ВЭЖХ и идентифицирован спектральными методами (одно- и двумерные эксперименты ЯМР 'il и ЬС и селективный протонный двойной резонанс) новый фитоэкдистероид - 2-дезокси-3-эии-4Д20-дигидроксиэкдизон, названный коронатастероном.

4. На примере 20-гидроксиэкдизона показана аналитическая значимость в химии экдистероидов метода масс-спектрометрии диссоциативного захвата электронов, которая позволяет фиксировать характеристичные ионы [M-iy, [М-пН20]" (п=1-3) и [M-HrnH20]" (rv=l-3).

5. Обнаружена направленная стереоспецифическая 22,25-дегидратация 20-гидроксиэкдизона под действием трифторуксусного ангидрида в хлороформе, приводящая к природному экдистероиду - шидастерону (22,25-ангидро-20-гидроксиэкдизону).

6. Установлено, что тетрагидрофурановый цикл шидастерона из 20-гидроксиэкдизона формируется в результате двукратного обращения конфигурации хирального 22-углеродного атома с образованием двух идентифицированных промежуточных соединений - 225-аналога шидастерона и (225)-20,22-0-(Г^5-гидрокси-2',2',2'-трифторэтилиден)-20-гидроксиэкдизона, и найдены условия их получения в качестве основных продуктов.

7. Предложен метод избирательной защиты 20,22-гидроксильных групп экдистероидов путем взаимодействия с ацетоном в присутствии борфтористоводородной кислоты. Синтезированы 20,22-ацетониды 20-гидроксиэкдизона и аюгастерона С.

8. Установлено, что при взаимодействии 2,3:20,22-диацетонида 20-гидроксиэкдизона с эквимольным количеством ТФУА в присутствии пиридина образуется соответствующее 25-О-трифторацетилпро-изводное, а применение избытка ТФУА приводит дополнительно к 14,15-дегидратации с образованием диацетонида 25-О-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона. В тех же условиях 20,22-моноацетонид 20-гидроксиэкдизона дает 20,22-ацетонид 25-0-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В., Фатыхов A.A., Халилов JIM. Новый фитоэкдистероид. // Известия Академии наук, Серия химическая, 2000, № 11, 1954-1955.

2. Муфтахов М.В., Хатымов Р.В., Мазунов В.А., Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В. Процессы диссоциативного захвата электронов молекулами 20-гидроксиэкдизона. // Известия Академии наук, Серия химическая, 2000, № 4, 709-712.

3. Baltayev U.A., Galiautdinov I.V., Odinokov V.N.. One-step synthesis of shidasterone 225-analogue from ecdysterone // Mendeleev Commun., 1999, 9, №3, 122.

4. Галяутдинов И.В., Одипоков В.Н., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джеыилев У.М. Способ получения концентрата экдистерондов и экдистерона из растительного сырья // Патент РФ № 2151609 (2000); Бюл. изобр. № 18 (2000).

5. Галяутдинов И.В., Одиноков В.Н., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джемилев У.М. Способ получения концентрата экдистерондов и экдистерона из растительного сырья // Патент РФ X» 2151608(2000); Бюл. изобр. № 18 (2000).

6. Галяутдинов И.В., Одиноков В.Н., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джемилев У.М. Способ получения экдистерона из растительного сырья // Патент РФ № 2151598 (2000); Бюл. изобр. X? 18 (2000).

7. Муфтахов М.В., Хатымов Р.В., Мазунов В.А., Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В. Диссоциативный захват электронов молекулами 20-гидроксиэкдизона. // Структура и динамика молекулярных систем. Сборник статей. Выпуск VI, Казань. 1999, 266-269.

8. Балтаев У.А., Галяутдинов И.В., Е.Б. Боровикова, Г.С. Шангараева, Одиноков В.Н. Технология выделения из растительного сырья экдистерондов и их применение в пчеловодстве // V Международная конференция «Наукоемкие химические технологии», Ярославль. Тезисы докладов, 1998, 206-207.

9. Umirzak A. Baltayev, Ilgiz V. Galiautdinov, Elena В. Borovikova, Guzel S. Shangaraeva, Victor N. Odinokov, Usein M. Dzemilev. Ecdysteroids of South Ural Plants. Isolation, Transformation and Biological Activity // International Conference on Natural products and physiologically active substances, Novosibirsk. Book of Abstracts, 1998, 29.

10.U.A. Baltayev, I.V. Galiautdinov, E.B. Borovikova, Ci.S. Shangaraeva. New data in investigation of pfytoecdysteroids isolated from Compositae, Chenopodiaceae and Caryophyllaceae and study of their influence on the development of Apis Mellifera and Varroa Jacobsoni // XIII th Ecdysone Workshop, Jena. Programme and Abstracts, 1998, 14.

11.У.А. Балтаев, И.В. Галяутдинов, Е.Б. Боровикова, В.Н. Одиноков. Фитоэкдистероиды растений рода Serrarula и Chenopodium. Выделение и трансформации. // III Всероссийское совещание «Лесохимия и органический синтезу», Сыктывкар. Тезисы докладов, 1998, 28.

12. И.В. Галяутдинов, У.А. Балтаев, В.Н. Одиноков. Трифторуксусный ангидрид как реагент для трансформации экдистерона в шидастерон. // Одиннадцатая Всероссийская конференция по химическим реактивам «Реактив-98», Уфа. Тезисы докладов, 1998, 34.

13. Хатымов Р.В., Муфтахов М.В., Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В. Диссоциативный захват электронов молекулами экдистерона. // VI Всероссийская конференция Структура и динамика молекулярных систем «Ялъчик-99», Казань-Москва-Йошкар-Ола. Сборник тезисов, 1999, 81.

14. U.A. Baltayev, I.V. Galiautdinov and V.N. Odinokov. 20-Hydroxyecdysone and its 22-acetate from Serratula coronata, one-step synthesis of shidasterone 225-analog // 18'h Conference on isoprenoids, Prachatice. Chem. Listy, Symposia, 1999, 93, 54 (P45).

15. V.N. Odinokov, I.V. Galiautdinov, R.V. Khatymov and M.V. Muftakhov. Mass-spectrometry of resonance electron capture - structural and analytical method to study ecdysteroids // 18th Conference on isoprenoids, Prachatice. Chem. Listy, Symposia, 1999, 93, 54 (P46).

16. Балтаев У.А., Галяутдинов И.В., Одиноков B.H., Джемилсв У.М. Новая технология выделения и дегидратации экдистерона // VI Международная, конференция «Наукоемкие химические технологии», Москва. Тезисы докладов, 1999,174.

17.Галяутдинов И.В., Д.В. Недопекин, В.Н. Одиноков. Дегидратация экдистерона и его диацетонида под действием трифторуксусного ангидрида // 1ая Всероссийская конференция по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста, Суздаль. Тезисы докладов, 2000, 445.

18. I.V. Galiautdinov, L.M. Khalilov, D.V. Nedopekin, A.A. Fatykhov, V.N. Odinokov. Traditional and new ecdysteroids from Serratula coronata IIXIV th Ecdysone Workshop "Ecdysone 2000", Rapperswil, Switzerland. Programme and Abstracts, 2000, 58

19.B.H. Одиноков, И.В. Галяутдинов, Д.В. Нсдопёкин, А.А. Фатыхов, J1.M. Халилов. Новые и традиционные экдистероиды из Serratula coronata и синтетические трансформации 20-гидроксиэкдизона // Всероссийская конференция «Химия и технология растительных веществ», Сыктывкар. Тезисы докладов, 2000, 114.

20.И.В. Галяутдинов, В.Н. Одиноков, Д.В. Недопёкин, В.Т. Данилов, У.М. Джемилев. Новый метод выделения фитоэкдистероидов // Всероссийская конференция «Химия и технология растительных веществ», Сыктывкар. Тезисы докладов, 2000,42.

Автор выражает признательность член-корреспонденту РАН Джемилеву

Подписано в печать 16.11.2000. Бумага писчая. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1.0. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 49

Полиграфия DISETAN 450075 г. Уфа, пр. Октября,133

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.:.

Экдистероиды растений рода Serratula: выделение, идентификация и химические превращения.

1.1. Выделение, идентификация и биологическая активность фитоэкдистероидов растений рода Serratula.

1.2. Трансформации экдистероидов.

Глава 2. Обсуждение результатов.

2.1. Выделение, идентификация и биологическая активность фитоэкдистероидов из растения Serratula coronata.

2.1.1. Новый способ выделения фитоэкдистероидов.

Выделение экдистероидов из растения Serratula coronata.

2.1.2. Идентификация выделенных фитоэкдистероидов.

2.1.3. Диссоциативный захват электронов молекулами 20-гидроксиэкдизона.

2.1.4. Биологическая активность выделенных фитоэкдистероидов.

2. 2. Трансформации 20-гидроксиэкдизона.

2.2.1 Взаимодействие 20-гидроксиэкдизона с трифторуксусным ангидридом в хлороформе.

2.2.2. Взаимодействие ацетонидов 20-гидроксиэкдизона с трифторуксусным ангидридом в хлороформе в присутствии пиридина.

Глава 3. Экспериментальная часть.

3.1. Выделение фитоэкдистероидов из Serratula coronata.

3.2. Трансформации 20-гидроксиэкдизона под действием трифторуксусного ангидрида.

3.3. Взаимодействие ацетонидов 20-гидроксиэкдизона с трифторуксусным ангидридом.

Выводы.

Экдистероиды являются сравнительно новой группой природных низкомолекулярных биорегуляторов, по своей структуре относящиеся к полигидроксилированным стеринам. Характерной особенностью их у структуры является ^ис-сочлинение циклов А и В, наличие в кольце В А -6-кетонной группировки и 14а-гидроксильной группы. Экдистероиды впервые были обнаружены у членистоногих в качестве гормонов, регулирующих процессы их роста, дифференциации и метаморфоза. Поскольку на личиночной стадии развития экдистероиды регулируют линьку, эти соединения называют гормонами линьки насекомых. Характерной особенностью экдистероидов является их широкое распространение в животном и растительном мире - зоо- и, соответственно, фитоэкдистероиды.

Обнаружение экдистероидов в достаточно больших количествах (до 1.5-3% от сухого веса) в некоторых видах растений было довольно неожиданным и обусловило к ним большой практический интерес в качестве регуляторов роста и развития насекомых, защитных средств растений от насекомых-вредителей, а также в плане создания на их основе лекарственных препаратов, поскольку они оказались нетоксичными для млекопитающих.

К настоящему времени идентифицировано более 250 представителей фито- и зооэкдистероидов, причем большинство составили фитоэкдистероиды. Весьма перспективным источником фитоэкдистероидов являются растения рода Serratula. Были сообщения об исследовании экдистероидного состава, выделении и идентификации некоторых видов растений данного рода, произрастающих в Средней Азии, на Украине, Северо-Востоке европейской части России. В то же время, флора Башкирии как источник экдистероидов практически не изучалась.

С целью выявления доступного источника фитоэкдистероидов и, в первую очередь 20-гидроксиэкдизона как гормона линьки, метаморфоза и других стадий развития членистоногих, а также как основы для медицинских препаратов, нами исследовано растение вида Serratula coronata (серпуха венценосная), произрастающее на территории Башкортостана. На базе природного 20-гидроксиэкдизона предполагалось также изучить некоторые синтетические трансформации экдистероидов как наиболее перспективный путь к более труднодоступным представителям экдистероидов и их аналогам - потенциальным биологически активным соединениям.

В результате проведенных исследований установлено, что произрастающая в Башкирии серпуха венценосная может рассматриваться как весьма перспективный источник 20-гидроксиэкдизона. Разработан новый эффективный метод его выделения (-1.5%). Наряду с 20-гидроксиэкдизоном выделен и идентифицирован ряд характерных для Serratula coronata минорных фитоэкдистероидов (экдизон, полиподин В, аюгастерон С), впервые обнаружены в данном виде растений 22-О-ацетил-20-гидроксиэкдизон и таксистерон, а также новый фитоэкдистероид - 2-дезокси-3-эяи-4Д20-гидроксиэкдизон, названный нами коронатастероном.

На примере 20-гидроксиэкдизона продемонстрирована перспективность масс-спектроскопии диссоциативного захвата электронов для исследования структуры экдистероидов.

Исследованы превращения 20-гидроксиэкдизона под действием трифторуксусного ангидрида. Установлено, что при проведении реакции в хлороформе происходит направленная стереоспецифическая дегидратация 20-гидроксиэкдизона по 22,25-гидроксилам с получением природного шидастерона (22,25-ангидро-20-гидроксиэкдизона). Установлено, что такая трансформация 22-гидроксиэкдизона происходит в результате двукратного обращения конфигурации С(22)-хирального центра вследствие внутримолекулярных SN2 реакций - при образовании 225'-эпимера шидастерона, который затем превращается в (22S)-3nu-20,22-0-(V RS-гидрокси-2',2',2'-трифторэтилиден)-20-гидроксиэкдизон, дающий конечный продукт.

Найден метод избирательной защиты 20,22-вицинальных гидроксилов экдистероидов под действием борфтористоводородной кислоты в ацетоне. Этим методом получены 20,22-моноацетониды 20-гидроксиэкдизона и аюгастерона С.

Установлено, что в условиях, аналогичных применяемым для получения ацетатов, а именно, при действии три фторуксусного ангидрида в присутствии пиридина трифторацетилирования гидроксильных групп 20-гидроксиэкдизона не происходит.

С другой стороны, при взаимодействии 2,3:20,22-диацетонида 20Е с эквимольным количеством ТФУА в присутствии пиридина образуются трифторацетильное производное по ОН(25)-группе, а при действии избытка реагента имеет место также 14,15-дегидратация и продуктом реакции оказывается 25-(9-трифторацетил-14,15-ангидро-20гидроксиэкдизон. К такому же результату приводит взаимодействие 20,22-ацетонида 20-гидроксиэкдизона с избытком трифторуксусного ангидрида в присутствии пиридина.

Работа выполнялась как плановая в Институте нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 00-03-32811а).

Автор выражает благодарность член-корреспонденту РАН Джемилеву У.М. за проявленный интерес к работе, а также д.х.н Балтаеву У.А., предложившему при постановке темы диссертационной работы в качестве перспективного источника фитоэкдистероидов растение Serratula coronata, произрастающее на территории Башкирии.

ВЫВОДЫ.

1. Разработан эффективный метод выделения фитоэкдистероидов путем выдавливания из свежесобранных растений сока с последующим его концентрированием и экстракцией из полученного концентрата этилацетатом суммы экдистероидов.

2. С помощью данного метода из растения Serratula coronata, произрастающего на территории Башкирии, выделены как традиционные для данного вида 20-гидроксиэкдизон (основной компонент, выход которого составил 1.5% в расчете на воздушно сухие листья растения), экдизон, полиподин В и аюгастерон С, так и ранее не выделявшиеся из Serratula coronata 22-(9-ацетил-20-гидроксиэкдизон и 22-дезокси-20-гидроксиэкдизон (таксистерон).

3. Выделен с помощью ВЭЖХ и идентифицирован спектральными

1 13 методами (одно- и двумерные эксперименты ЯМР Ни Си селективный протонный двойной резонанс) новый фитоэкдистероид - 2-дезокси-3-элм-4Д20-дигидроксиэкдизон, названный коронатастероном.

4. На примере 20-гидроксиэкдизона показана аналитическая значимость в химии экдистероидов метода масс-спектрометрии диссоциативного захвата электронов, которая позволяет фиксировать характеристичные ионы [М-Н2]", [М-пН20]" (п=1-3) и [М-Н2-пН20]* (п=1-3).

5. Обнаружена направленная стереоспецифическая 22,25-дегидратация 20-гидроксиэкдизона под действием трифторуксусного ангидрида в хлороформе, приводящая к природному экдистероиду - шидастерону (22,25-ангидро-20-гидроксиэкдизону).

6. Установлено, что тетрагидрофурановый цикл шидастерона из 20-гидроксиэкдизона формируется в результате двукратного обращения конфигурации хирального 22-углеродного атома с образованием двух идентифицированных промежуточных соединений - 22S-аналога

70 шидастерона и (225)-20,22-0-(ГЛ5'-гидрокси-2',2',2'-трифторэтилиден)-20-гидроксиэкдизона, и найдены условия их получения в качестве основных продуктов.

7. Предложен метод избирательной защиты 20,22-гидроксильных групп экдистероидов путем взаимодействия с ацетоном в присутствии борфтористоводородной кислоты. Синтезированы 20,22-ацетониды 20-гидроксиэкдизона и аюгастерона С.

8. Установлено, что при взаимодействии 2,3:20,22-диацетонида 20-гидроксиэкдизона с эквимольным количеством ТФУА в присутствии пиридина образуется соответствующее 2 5-(9-трифторацетил производное, а применение избытка ТФУА приводит дополнительно к 14,15-дегидратации с образованием диацетонида 25-0-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона. В тех же условиях 20,22-моноацетонид 20-гидроксиэкдизона дает 20,22-ацетонид 25-0-трифторацетил-14,15-ангидро-20-гидроксиэкдизона.

1. Абубакиров Н.К. Экдистероиды цветковых растений (Angiospermae). П Химия природ, соедин., 1981, № 6, 685-702.

2. Imai S., Toyosato Т., Sakai М., Sato Y., Fujioka S., Murata E., Goto M. Screening Results of plants for Phytoecdysones. // Chem. Pharm. Bull., 1969,17,335-339.

3. Дайнен Л. Стратегия оценки роли фитоэкдистероидов как детеррентов по отношению к беспозвоночным-фитофагам. // Физиология растений, 1998, 45, № 8, 347-359.

4. Лафон Р. Фитоэкдистероиды и мировая флора: разнообразие, распределение, биосинтез и эволюция. Физиология растений, 1998, 45, №8, 326-347.

5. Lafont R., Morgan E.D., Wilson I.D. Chromatographic Procedures for Phytoecdysteroids. // J. Chromatogr., 1994,658, 31-53.

6. Lafont R., Kaoudji N., Morgan E.D., Wilson I.D. Selectivity in the HPLC Analysis of ecdysteroids. // J. Chromatogr., 1994,658, 55-67.

7. Ахрем A.A., Ковганко H.B., Экдистероиды. Химия и биологическая активность. Наука и техника, Минск, 1989,325 с.

8. Жиро Ж.-П. Определение структуры экдистероидов методами одномерного и двумерного ЯМР. // Физиология растений, 1998, 45, № 8, 360-364.

9. Rees Н. Zooecdysteroids: Structure and occurrence // Ecydsone from chemistry to mode of action. New York: Georg. Theme Velgar Stuttgart, Theieme Medical Rublishers, Inc, 1989, 27-38.

10. Isaac R.E., Milner N.P., Rees H.Y. High-performance liquid chromatography of ecdysteroids and ecdysteroids 22-phospates. // J. Chromatogr., 1982, 246, 317-322.

11. Hetry C., Hoffmann J. Ecdysone conugates: isolation and identification // Methods in Enzymology. 1985,11, 411-419.

12. Scholey D., Nakanishi K. Aplications of high-pressure liquid chromatography to the separation of insect moulting hormones // Modern of steroids analysis. Academic Press: New York, 1973, p. 3754.

13. Willson I., Bielby C., Morgan E. Selective effcts of mobile and stationary phases in reversed-phase high-performance liquid chromatography of ecdysteroids. // J. Chromatogr., 1982,238, 97-102.

14. Willson I., Bielby C., Morgan E. Evaluation of phytoecdysteroids as intermal standards for the chromatographic analysis of ecdysone and 20-hydroxyecdysone from arthopods // J. Chromatogr., 1982, 236, 224-228.

15. Hori M. Automatic column chromatographic methods for insect moulting steroids // Steroids. 1969, 14, 33-45.

16. Holman G., Meola R. A high-performance liquid chromatography method for the purification and analysis of insect ecdysones. // Insect Biochem., 1978, 8, 275-278.

17. Kubo I., Hanke F. Chemical methods for isolation and identifying phytochemical biologically active in insects // Insect Plant Interaction. Springier - Verlag: New York, 1986, 225-250.

18. Lafont R., Somme-Martin G., Chambert J. Separation of ecdysteroids byusing HPLC on microparticulate supports // J. Chromatogr., 1979, 170, 185-194.

19. Beydon P., Fabre A., Goichon J., Lafont R. Use of a diode-array detector for HPLC analusis of ecdysteroids in biological extracts // Communication presented at the VIIIth Ecdysone Workchop. Marburg, 1987.

20. Nigg H., Thompson M., Karlanis J., Svoboda J., Robbins W. // High-pressure liquid chromatography of the ecdysones — insect moulting hormones // Steroids. 1974, 23, 507-516.

21. Valentin M., Bollenbacher W., Gibert L., Kroeger H. Alterations in ecdysone content during the post-embryonic development of chronomus thamri: correlations with chromosomal puffing // Zeitschrift fur Naturforschung, 1978,33,557-560

22. Girault J.-P. Ecdysteroids structure determination by ID and 2D NMR // Int. Workshop Phytoecdysteroids: Programm and Abstracts. -Syktyvkar, 1996. p. 36-37

23. Girault J.-P., Lafont R. The complete 'H-NMR Assignment of Ecdysone and 20-hydroxyecdysone. II J. Insect. Physiol., 1988, 34, 701.

24. Sarker S.D., Girault J.-P., Lafont R., Dinan L.N. Ecdysteroids Xylosides from Limnanthes douglasii (Limnanthaceae). II Phytochemistry, 1997, 91, 648.

25. Kaplanis J.N., Thompson M.J., Yamamoto R.T // Steroids. 1966, 8, № 5, 605-623

26. Hoffmeister H., Grutzmacher H.F. Zur Chemie Des Esdysterons. II Tetrahedron Lett. 1966,№ 33, 4017-4023

27. Зацны И.JI., Горовиц М.Б., Рашкес Я.В., Абубакиров Н.К. Фитоэкдизоны Serratula. IJ Химия природ, соедин., 1975, № 2, 155-158.

28. Алексеева Л.И., Лафон Р., Володин В.В., Лукша В.Г. Экдистероиды Ajuga reptans. Н Физиология растений, 1998, 45, № 8, 372-377.

29. Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование. Санкт-Петербург: Наука, 1973,7, 523.

30. Холодова Ю.Д., Балтаев У., Воловенко В.О., Горовиц М.Б., Абубакиров Н.К. Фитоэкдизоны Serratula xeranthemoides. Химия природ, соедин., 1979, № 2, 171-174.

31. Авторское свидетельство СССР № 1146050, А 61 К 35/78, 1985.

32. Патент Российской федерации № 2063763, А 61 К 38/78, 1996, Бюл. № 20.

33. Яцюк Я.К. и Сегаль Г.М. О выделении экдистерона. // Химия природ, соедин., 1970, № 2, 281.

34. Зацны И.Л., Горовиц М.Б., Абубакиров Н.К. Экдистерон из Serratula sogdiana. IIХимия природ, соедин., 1971, № 6, 840-841.

35. Зацны И.Л., Горовиц М.Б., Рашкес Я.В., Абубакиров Н.К. Фитоэкдизоны Serratula. //Химия природ, соедин., 1975, № 2, 155-158.

36. Rimpler Н. Pterosteron, Polipodine В und ein neues ecdysonartiges steroid (Viticosterone E) aus Vitex megapotamica (Verbenancea) // Tetrahedron Letters. 1969,329.

37. Rudel D., Bathori M., Ghardi J., Girault J.-P., Racz I., Melis K., . Szendrei K., and Lafont R. New Ecdysteroids from Serratulatinctoria. // Planta Med. 1992, 58, 358-364.

38. Володин В.В., Лукша В.Г., Дайнен Л., Пунегов В.В, Алексеева Л.И., Колегова Н.А., Тюкавин Ю.А., Ребров А.И. Инокостерон и макистерон А из Serratula coronata .// Физиология растений, 1998, 45, № 8, 378-381.

39. Ревина Т.А., Карначук Р.А., Тайлашева Т.Я. Динамика содержания экдистерона в надземной части Serratula coronata L. и влияние на него света разного спектрального состава // Растит. Ресурсы. 1996, т. 22, 70-72.

40. Ануфриева Э.Н., Володин В.В., Носов A.M., Гарсиа М., Лафон Р. Состав и содержание экдистероидов в растениях и культуре ткани Serratula coronata. // Физиология растений, 1998, 45, № 8, 382389.

41. Холодова Ю.Д. Фитоэкдизоны биологически активные полигидроксилированные стерины// Украинский биохим. журнал. 1979, 51, № 5, 560-575.

42. Шангараева Г.С., Балтаев У. А., Одинокое В.Н. Патент Российской федерации № 2127043, 1999.

43. Шангараева Г.С:, Балтаев У. А., Одиноков В.Н. Патент Российской федерации № 2125793, 1999.

44. Заявка: 2637182 Франция, МКИ5. А 61 К 9/10.

45. Бурцева С.А., Ширшова Т.И. Антимикробная; активность 20-гидроксиэкдизона и его ацетатов // Международное совещание по экдистероидам: Программа и тезисы. Сыктывкар, 1996, 112.

46. Косовский М.И., Сыров В.Н., Мирхаедов М.М., Каткова С.И., Хушбакатова З.А. Способ лечения инсулинозависимого сахарного диабета fl А.с. 1561263.

47. Абубакиров Н.К., Султанов М.Б., Сыров В.Н. Тонизирующее средство // А.с. 1312774.

48. Косырева О.В., Ахкаров У.А., Сахибов А.Д. Применение экдистена в комплексном лечении больных язвенной болезнью // Материалы пленума правления ВНОГ, посвящ. памяти акад. Василенко В.Х. Москва-Смоленск, 1988, 542-544.

49. Куракина И.О., Булаев В.М. Экдистен тонизирующее средство в таблетках по 0.05 г П Новые лекарственные препараты. 1990, № 6, 16-18.

50. Ахрем А.А., Левина И.С., Титов Ю.А. Экдизоны стероидные гормоны насекомых. Изд-во «Наука и техника», Минск, 1973, 231с.

51. Ecdysone: from Chemistry to mode of action, Ed. J. Koolman, Georg Thile Verlag, Stuttgart, New York, 1989, 482.

52. Lafont R., Wilson I.D<, The Ecdysone Handbook, Chromatographic Surveys, Nottigham, 1996,525.

53. Ковганко H.B. Химическая трансформация экдистероидов: последние достижения. И Химия природ, соедин., 1998, № 2, 139160.

54. Suksamrarn A., Pattanaprateep P. Selective Acetylation of 20-hydroxyecdusone Partial Synthesis of Some Minor Ecdysteroids and Analogues // Tetrahedron, 1995, 51, № 38, 10633-10650.

55. Политова H.K., Пунегов B.B., Володин B.B., Игнатов А.В. Синтез 25-ацетата-20-гидроксиэкдизона. // Химия природ, соедин., 1997, № 1, 74-78.

56. Pis J., Hykl J., Budesinsky, Harmatha J. Regioselective Synthesis of 20-Hydroxyecdysone Glycosides. // Tetrahedron, 1994, 50, № 32, 9679-9690.

57. Lee Sh-Sh, Nakanishi K., Cherbas P. Synthesis of 26-Iodoponasterone, a New and very Active Ecdysteroid. // J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1991, 51-52.

58. Tomas J., Camps F., Coll J., Mele E., Pascual N. Synthesis of 25-fluoroponasterone A. // Tetrahedron, 1992, 48, 9809-9818.

59. Pis J., Girault J.-P., Larcheveque M., Dauphin-Villemant C., Lafont R. USteroids, 1995, 60, 188.

60. Roussel P.G., Turner N.J., Dinan L.N. Synthesis of Shidasterone and the Unambiguous Determination of its Configuration at C-22 // J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1995, 933-934.

61. Roussel P.G., Sik V., Turner N. J. and Dinan L. N. Synthesis and biological activity of side-chain analogues of ecdysone and 20-hydroxyecdysone tJ J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 2237

62. Nishimoto N., Shiobara Y., Inoue S., Fugino M., Hashimoto G. // Phy to chem is try, 1988,27, 1665

63. Qiu M., Nie R. // Yunnan Zhiwu Yanjin. 1988, 10, 219.

64. Szendrei K., Varga E., Hajdu Z., Herke I., Lafont R., Girault J.-P. // J. Nat. Prod., 1988, 51, 993.

65. Suksamrarn A., Ganpinyo P., Sommechhai C. Base-Catalyzed Autoxidation of 20-Hydroxyecdysone: Synthesis of Calonysterone and 9,20-Dihydroxyecdysone // Tetrahedron Letters, 1994, 35, № 25, 4445-4448.

66. Petersen Q.R., Cambie R.C., Russell G.B. // Aust. J. Chem., 1993, 46, 1961.

67. Саатов 3., Усманов Б.З., Абубакиров H.K. Фитоэкдизоны Silene praemixta. П Химия природ, соедин., 1979, 793.

68. Мамадалиева Н.З., Рамазанова Н.Ш., Саатов 3. Синтез силеностерона гормона линьки насекомых. // Химия природ, соедин., 1999, №6,767-770.

69. Girault J.-P., Beydon P., Rolando С., Lafont R. // Arch. Insect. Biochem. Physiol., 1989,10, 199.

70. Тимофеев Jl.А., Матлова T.A., Клименко Н.П., Склярис Н.А., Каклюшина Н.Б., в сб.: Изотопно-меченные соединения: Получение, свойство, методы анализа. НПО ГИХП, Ленинград, 1987,3.

71. Mitsunobu О., Synthesis. 1981, 1-28; Hughes D.L., // Org. React, 1992, 42,335-656.

72. Pautarol-Cooper A., Evans S.A. The regioselective and stereospecific substitution of unsymmetrical 1,2-diols. // Tetrahedron, 1991, 47, 1603-1610.

73. Walker B.J. Organophosphorus Chemistry, Penguin: Harmoudworth, 1972, p. 85.

74. Suksamrarn A., Charoensuk S., Yingyongnarongkul. Synthesis and Biological Activity of 3-Deoxyecdysteroids Analogues. // Tetrahedron, 1996, 52, №32, 10673-10684.

75. Suksamrarn A., Yingyongnarongkul. Synthesis and Biological Activity of 2-Deoxy-20-hydroxyecdysone and Derivatives. // Tetrahedron, 1996, 52, №38, 12623-12630.

76. Suksamrarn A., Pattanaprateep P. Suksamrarn A., Charoensuk S., Yingyongnarongkul. // Tetrahedron, 1995, 51, 10633-10650.

77. Suksamrarn A., Yingyongnarongkul. Synthesis and Moulting Hormone Activity of 3-<?/?z'-2-Deoxy-20-hydroxyecdysone and Analogues. // Tetrahedron, 1997, 53, № 9, 3145-3154.

78. Yingyongnarongkul В., Suksamrarn A. // Tetrahedron, 1998, 54, 2795-2800.

79. Suksamrarn A., Charoensuk S., Yingyongnarongkul. Regioselective Synthesis of 24-e/?z-Pterosterone. I I Tetrahedron, 1999, 55, 255-260.

80. Yingyongnarongkul В., Suksamrarn A. Asymmetric Dihydroxylation of Stachysterone C: Stereoselective Synthesis of 24-epz-Abutasterone // Tetrahedron, 1998, 54, 2795-2800.

81. Kolb H.C., Van Niewenhze M.S., Sharpless K.B. Catalytic Asymmetric Dihydroxylation. // Chem. Rev., 1994, 94, 2483-2547.

82. Галяутдинов И.В., Одиноков B.H., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джемилев У.М. Способ получения концентрата экдистероидов и экдистерона из растительного сырья // Патент РФ № 2151609 (2000); Бюл. изобр. № 18 (2000).

83. Галяутдинов И.В., Одиноков В.Н., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джемилев У.М. Способ получения концентрата экдистероидов и экдистерона из растительного сырья // Патент РФ № 2151608(2000); Бюл. изобр. № 18(2000).

84. Галяутдинов И.В., Одиноков В.Н., Балтаев У.А., Халилова А.З., Джемилев У.М. -Способ получения экдистерона из растительного сырья //Патент РФ № 2151598 (2000); Бюл. изобр. № 18 (2000).

85. И.В. Галяутдинов, В.Н. Одиноков, Д.В. Недопёкин, В.Т. Данилов, У.М. Джемилев. Новый метод выделения фитоэкдистероидов // Всероссийская конференция «Химия и технология растительных веществ», Сыктывкар. Тезисы докладов, 2000, 42.

86. I.V. Galiautdinov, L.M. Khalilov, D.V. Nedopekin, А.А. Fatykhov, V.N. Odinokov. Traditional and new ecdysteroids from Serratula coronata II XIV th Ecdysone Workshop "Ecdysone 2000", Rapperswil, Switzerland. Programme and Abstracts, 2000, 58.

87. Одиноков B.H., Галяутдинов И.В., Фатыхов A.A., Халилов JI.M. Новый фитоэкдистероид. // Известия Академии наук, Серия химическая, 2000, № 11, 1954-1955.

88. К. Nakano, Т. Nohara, Т. Tomimatsu, М. Nishikawa. А Phitoecdysteroid, Taxisterone, From Taxus Cuspidata II Phytochemistry, 1982,21, 2749.

89. У. Балтаев, Я.В. Рашкес, В.Н. Дармограй, Ю.П. Белов, Н.К. Абубакиров. Фитоэкдистероиды Silene nutans. II Химия природ, соедин., 1985, 62.

90. Hou S., Wang J, Hia К. // Acta hot. sin. 1982, 24, № 4, 347-354.

91. Алексеева Л.И., Володин B.B., Лукша В.Г., Лафонт P. Экдистероиды Ajuga reptans. И Химия природн. соедин, 1999, 607.

92. U.A. Baltayev, I.V. Galiautdinov and V.N. Odinokov. 20-Hydroxyecdysone and its 22-acetate from Serratula coronata, one-step synthesis of shidasterone 225-analog // 18th Conference on isoprenoids, Prachatice. Chem. Listy, Symposia, 1999, 93, 54 (P45).

93. Jirba J., Herout V., Sorm F. // Tetrahedron Lett. 1967. № 51, 51395141.

94. Tabet J.-C. Stereochemical Effects observed for Steroid Compounds, in Applications of Mass Spectrometry to Organic Stereochemistry. Ed. J.S.Splitter and F.Turecek, VCH Publishers, 1994, 5432.

95. Муфтахов M.B., Хатымов P.B., Мазунов B.A., Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В. Процессы диссоциативного захвата электронов молекулами 20-гидроксиэкдизона. // Известия Академии наук, Серия химическая, 2000, № 4, 709-712.

96. Муфтахов М.В., Хатымов Р.В., Мазунов В.А., Одиноков В.Н., Галяутдинов И.В. Диссоциативный захват электронов молекулами 20-гидроксиэкдизона. // Структура и динамика молекулярных систем. Сборник статей. Выпуск VI, Казань. 1999, 266-269.

97. Takemoto, T. Okuyama, S. Arihara, Y. Hikino and H. Hikino. Chem. Pharm. Bull, 1969,17,1973.

98. A. Suksamrarn, N. Promrangsan, B. Chitkul, S. Homvisasevonsa and A. Sirikate. Ecdysteroids of the root bark of Vitex caescens. //• Phytochemistry, 1997, 45, №6, 1149-1152.

99. Baltayev U.A., Galiautdinov I.V., Odinokov V.N. One-step synthesis of shidasterone 22>S-analogue from ecdysterone // Mendeleev Commun., 1999, 9, №3, 122.

100. Галяутдинов И.В., Д.В. Недопекин, В.Н. Одинокое. Дегидратация экдистерона и его диацетонида под действием трифторуксусного ангидрида // 1ая Всероссийская конференция по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста, Суздаль. Тезисы докладов, 2000, 445.