Химический синтез олиго- и полиманнуронидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК • ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Ш. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО

На правах рукописи УДК 543.483:541.64.12:547.455.458:542.953

ЕРЕХАНОВА Ольга Вячеславовна

ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ОЛИГО- И ПОЛИМАННУРОНЭДОВ

02.00.03. - Органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Иосквд 1992

Работа выполнена в лаборатории химии углеводов Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН.

Научные руководители: академик Н.К. КОЧЕТКОВ кандидат химических наук В.И. ЕЕТАНЕЛИ Официальные оппоненты: доктор химических наук А.И. УСОВ доктор химических наук Ы.П. КОРОТЕЕВ Ведущая организация: Институт биоорганичбской химии им. И.Ы. Шемякина РАН

Защита диссертации состоится 1993 г.

в -/О часоз на заседании специализированного совета К 002.62.02 цо присуждению степени кандидата химических наук в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, II7913, Москва, Ленинский проспект,47, конференцзал. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИОХ РАН.

Автореферат разослан *.-{ Iя .¿иЛ* 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, /J Ц

доктор химических наук '/я ¿¿¿&//Н.Я. Григорьева

Актуальность проОлв'ли. Производила уроносиг кислот ппрокс распространены в пркродэ. Снп входпт з состай эизнанно вазашг ' биополимеров растительного и ^шотного пронсхоздзияя. В£епз2-гл?л структурным-злэмэнто?-2 зтл£ соодияеплЯ являзтся О-глпуфо-. нозидная связь. Стэреохимзчэсюз направленный сшггоз глкяуроно-зндов, а гак-э олнго- и пслпуронщов является актуальной задачей.' В связи с эта? суцествэяшй ннтэрзс прздстазллвт поиск новых эффективных путай синтеза такзг сопдаяэпна.

Нздавно з лаборатории хетсп углеводов. ИОХ РАК бил разработки кэтод синтеза олкго- и полнурощдой посредством КОНД9Н-

сзцип О-ТрИТПЛОЕЫл ЕфКрОВ урОНОВЪЗ К2СЛОТ С Ил ЦИШЮЗТЙЛДДЗЕО--

ваки проязводаыш. (тратил--дазиозтиладенк;чя кондоясацая). Сн бал псгользоздн для полутоная производят глзяуроковой п гэла-

ктуроновой кяслот, содорзацсх 1' .г-трзкс-глахозкдзуз связь. По-

с

скольку ¡взогяэ прзроднвэ полиурокада ссдгргзт ГЗК22? ЮШИУрСНО-вуа кислоту, представлялось пнтзрзсннм прзчэспть укззанзнй подход и г.ля синтеза олаго- п полг^я^азгрогадйв, которые вагвя для струхтуршзз есслздовкзЕЗ прпрздазг пояцурсп^доз пзучэная ш.

сгологичвс'соз энтг-яеос'г:!.

Цалъ работа. Пзль райэтк закупалась з ргзрзйга^) кзюдп сзптеза соотпэтотзущпз гл^ознлдонороз - ц^Еозталпдявог.1.::: прспзвэдзиз (ПЭГ.) г.пгров В-каазурошвоЭ кислота, «ютаяетауг-гда глгсоз:слЕ:щоп7срзь - О-грятаюсаг г-1тфоз кзнаурогошй гптг-яота я кзучелао та в рзввдяа тртггдл-щззозт^пдгногаа вовдкгеь-дзп. Заклпптэлыт этап::.! рзбозз яггяия сзнт&з полг^'д^урсгк-дз залжэвдззсвдгэа соо'гоз'хстзуггаго мэ£о:гэрз, «дакггэго 0-тратгльзуэ а цзгзззгплпязпсзуэ груззсрозап.

йсутвая яоетзгэ а прзэтстзскаг гзэтг-уегь работа. ГгзргЗо-твнпиЗ ?зтод сгетгза гулго- а лгкэзззурозсрз ¿злззтса гвг.« уд:..'>~"л лгтодо^ з'сгзтозз л открзгз? путь а поду^озгл тллрз;-

ных шлиманнуронндов и их олигосахарздных фрагментов. Полученные соединения служат ваэеными моделями при установлении структуры природных полисахаридов, содержащих маннуроновув кислоту. Яспытание из биологической активности можэт оказаться интересным для оценки роли маннуроновой кислоты в проявяБнш специфичности и активности соответствущих природных биополимеров.

Апробация полученных результатов. Материалы диссертационной работы частично были представлены на VI международной конференции КППАК (Москва, 1986 г.), на 5 и 6 симпозиумах по сахаридам ¡Братислава, 1990, 1S92 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора. (Гликозилирование производными урановых ;:ислот), обсуждения полученных результатов, экспериментальной • часта, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на 160 страницах, содерхит 11 таблиц, схем, рисунков, библиография - 11ft ссылок.

Содэраиниэ работы.

Тритил-цпанозтилиденовая конденсация (ТЦК) позволяет получить оллго- и голиуронида, содержащие остатки D-глязко- и Б-га-дактуроновой кислот, с 1,2-транс-гликозидными связями с высокой степенью стэреоспзцзфичноста. Целы) данной работы было использование этого метода для получения соответствувщих производных D-маннуронсвой кислоты. Особенно интересны:,". было выяснение вопроса о ст&реоселэктавности образования гликозидной связи в ряду производных маннуроновой кислоты.

Для рехэния поставленной задачи необходимыми этапами работа били: 1) синтез сложных эфиров цизнозтилиденовых производных З-глшо-.З-гялакто- и В ~мз¡шуроновой кислот из доступных триацэ-татов цшзноэтплздэаавых производных нейтральных моносахаридов;

2) синтез 2-, 3-й 4—трит иловых афпров производных метил-

(метил-а-В-маннопирагозид)уроната;

3) исследование гликозилирукщей способности (эффоктазноста и стэреоспэцифячности) метилового и б&нзиловаго эфиров ЦЭП Б-ман-луроновой кислоты в синтезах производных даманнуроновых кислот;

4) исследование влияния давления 14 кбар на стереоселактжв-ность образования глихозидаой связи в производных димзннуроновых кислот;

5) изучение способов депротектировзния полученных (1-2)-, (1-3)- и (1-4)-связанных производных дижннуроновых кислот;

6) синтез полиманнуронидБ путем цизноэтилидевовой поликсн-денсации соответствующего мономэра - тритилированного цианозти-лиденового производного В-маннуроновой кислота.

1. Синтез сложных эфиров цианозтилидвновых производных З-глшо-, Б-гялакто- и В-маннуроновой гаю.тот.

* ,2-0-Цианозтилидэновыо производные Е-глшуронйвой и П-га-лактуроноюй кислот получали ранее исходя из самих кислот. Синтезировать таким путем необходимые для нашей работы ЦЭП И-кан-нуроноьой кислоты представлялось весьма затруднительны;«! ввиду ее малой доступности. В связи с этим нами предложен а ргзрэОота:. совершенно иной способ синтеза сложных эфиров цианозталиденовыу производных уроновых, в том числе 3-маннуроновой, кислот.

Ыэтод оснозан на окислении первичных тритилошх зфиров ЦЭП соответствуллих нейтральных Сахаров, которое, кгк выяснилось, проходит без затрсгивания цианоэталиденовой группировки. Перлич этапом был.синтез тритяловыз эфиров В-маннозн, В-глшозн и В-гзлактозы по известным методикам. Для этого спнт&зировагз триацетата исходных НЭП и-мэшгозы 1 и 2 и разделили ¡п с помопхью хроматогрэфаз на силикагеле. Бса дальнэ2зае зксперзманты проводам, используя ¿шдизидуальныь зкзо- а задо-изсмера ШП. Двзйцй-талированивм по Зэкплэну в пятках условиях были золучэяи триолн

3 я 4, которнз тртгллтровапз (TrCl/Py), дадучеизао тргхггагх ■ афяри 5 и 6 ацэтшшроБ&ла (ACgO/Py) н получала производив 7 и О (cssiäs 1 >.

CHiPflí

CKsOr

■ R CHoONa

й С%ОЕ и

■1- R=CM, 1Г'=®з 2 ïl=ltS, R =€й

CHîOV

схока 1

3

г

CHiOTr

àc20

&0

CA

CH,<nV

A Oit

. 5 • В =Па

10. R=&» R1 -Cí-Í

terrea днацэтзтоп тргггилака s->jpoc 7 ц. S vnsno' осзпцзсте- • лять без еедохэепя 17рО<К2}ТОчЕи пролзеодпьяс 3-6 (SOS на три стеде!). Дналзгкчно от» получеки троталоша афзра D-глекозц § п 20 н Е-гагахтозы 11 и 12 (см.- схеку 1 ) с шзходаш 80-842.

ОювленЕэ трлталових гфиров 7 и 8 реагентом Дгогса в цзз-всзтклцдэшЕиэ проазшдоэ В-кгннурокозоЗ кислота 13 е 14 е пэ-зяэдувдея зтврь^шседал sa Еятраашх солэ£ 15 к 16 доаствгак ал- ' каятаэтенадя (L'eJ аш 1-.пЗт) б условиях дагфазвого каталеза протекает с етгодом 7G-ßüt но каддуш стадап. Твкга образок бала ео-лучзны ггэтилт. и- бзнзалменнишфанурондта 17-20 (схема 2).

cxeiíñ 2

COàt

СС ¡¡to

CrOo j-ft КаНССЦ }-1чОе

I U3) —? ---->° ЙрС

.fcoN-^ R /îcO'—K '

13 ,R=CN»

14 R=tis, E

15

16

-> (\0Rc 0 йсС

17 R=CÎJ, E1 =K£=Ue

18 R-R^Me, PJ=CH

1§ R=Cîi, R1=i!e, R2=Bn £0 R=LIe, H1=CK, Fr=En

смн ЫгОфЬсм-оме •' Согц

3 реакции окисления реагентом Дюнса. были введены на только тритилоные эфира V а 8» но и первичный спирт , а тзкгэ более кислотолаЯильннЯ, чем тритиловий,- кэтокситритижшыЯ эфир 22 (см. схему 2). Установлено, что, каксжлальный виход шталманнуро- •' иатя 17, выделанного после метилирования продукта окисления, получен при использовании »гетсксатритилового эффз 22 (462, в отличие от Х'% - в с луч.': а зфярч 7 и 413 - в случае спирта 21). .Однако, ми г.очлл более удобным работать с тр'.ггаловнми зфярачи, учитывая, что иетокситритиловыЯ эфир 22, кщ и спирт 21, получают из предшественника тритшювого эфира 7- триола ? с шходаж: 78 а ЯС'*,.соответственно.

При оптимизации методики окисления варьировалось количество реагента Дхонсз, изменялись условия проведения реакции и кидала -яия НЭП кислота - продукте реакции окисления. НаиЗодьсла в:иод : ! 1 о л тллидо но пого производного З-мзннуроновоЯ кислота получен при исполъповянии в качестве растворителя сгдэса ацоток-джлорчэ-т.'.н (Г.:3) и гпптносения реагентов - трптиловаа гзфгргСгОдГН^ЗО^ 1:5:7,5. выходы уроиогах кислот 13 а 14. получешшх при окислении триталовых г!*.гров зкзо- (7) а зндо- (8) НЭП И-мянпоаи. составили прч этом 61 и 77% соотвототвйнно. Аналогично из трятило-вого эфира и-гликози ¡0 синтезировали зндо-ЦЭП Б-глшуроновоЭ кислота 23 с, выходом 552 (см.схему 2^.

Для исуюния в реакции трлтнл-цичяозтидздчяовой конденсации необходима была рсзлячные слогана эфяры ПЭГ. О-мгнпурсновой ■аслоти.

•е- . ■.•.'.

?4аталманношранурсаат 17 первоначально был получен с невысоким выходом (около ЗОЯ) при обработке кислоты 13 диазоматаном. Лучших результатов удалось достичь при алкилировании ЮП уроно- . вых кислрт действием алкилг-злогенвда (метилиодада или бонгилбро-мвда) в условиях мэяфззного катализа.

Так, В-МЕШуроновую кислоту 13 действием насыщенного раствора КаНС03 переводили в натриевую соль 15, которую подвергали. ялзшированию (см. схему 2). Взаимодействие соли 15 с метилиоди-дон приводило к маталовЛлу эфиру маянопирануроната 17 с выходом 5355. Интересно отметить, что при действии МеЛ на зндо-ЦЭП И-ман-. нуроновоа кислоты 16 мэтилманиопирануронат 18 был получен с большим по сравнении с его зкзо-изомером выходом - 72%.

Прй действии ВпВг на андо-цяаноэтилиденовое производное Б-. глзнкуроновой кислоты 16, выделенное после окисления 8 с выходом 77.5, получили бензшювый эфир. 20 с выходом 74Ж. Бензоловые зфи-ры акзо- (19) и эндо- (20) ЦЭ11 маннуроновой кислоты были такае савтезированы из соответствулаах тритиловых афиров Б-маннозы 7 а § путем окисления в оптимальных условиях.и последующей обработки ВпВт с общим выходом 48 а 56Х соответственно.

Используя предложенный способ синтеза зфиров цианоатшшде -

новых производных урошвых кислот, из тритиловых эфиров Б-глшо-

зы 9 и В-галактозы Ц и 12 получены описанные ранее метияглшо-

(24) и моталгалектопирануронати (25 и 26) с выходами 31, 45 и

3335 соответственно. СОгНе

СОгМе •

А I ' (0*\ >0

'о* >0 ^--/

/кОЧ_-/Л^сы

° VI» ' 25 н =Ие1

2А — 1

-= 26 й=Ие, й =СМ

Строение полученных слогных зфиров циавоатилидвновых производных В-маню-, в-глшо- и В-галвктуроновых кислот полностью

__■ т п ' *

подтверждено денными -Н- и С-ЯМР-спэ'ктроскопии. Наличия циано-

зтилидановой группировки в спектре 'Н-ЯМР подтверждается сигналами в области 1,77-1,97 м.д. (С-СНд), слохнозфаряой группы -сигналами в области 3,77-3,80 м.д. (ОМе), 5,16-5,20 м.д. (СИ,)., 5,30-й,4-0 м.- д. (С^Кд). В спектрах 13С-ЯМР СЯ-гругша резонирует в области 116,2-'17,7 м.д_ .

Таким образом, предложенный нами общий метод синтеза сложных зфиров цианоэтилиденовых производных уроновых кислот позволил без затруднений получить метиловые эфиры цианоэтилиденовых производных урановых кислот с В-манно-, В-глвко- и П-галакто-конфн-гурациями и бензиловые зфиры Э-маннуроковой кислота, »тлящихся гликозиддояорями для синтеза гликуронозядов.

Я. Синтез тритиловых зфиров производных Я-маннуроновой "кислоты.

В качества гликозялируекых компонентов в реакции тритилмщ-яноэтилидановой конденсация были необходимы различные трнтилоЕыв эфира производных Э-маянуроновой кислоты. 2-, 3- и 4-тритяловыз зфиры шли получены из ключевого;соединения - метал(квтил-а-0-машюпкранозид)уроната 33. Синтез триоля 33 был осуществлен из метил-а-П-маннопирзнозяда 27 с общим выходом 53% (схема 3).

схема 3

30 31 .. 33 В=Н

'Исходный жэтал-а-Б-мзннопираяозвд 27 бул получен по известной, несколько упрощенной кэтодика при кипячении 3-каяногы в кв-

'-е- ' ■

таноле с добавкой 0,5% эцэташюрида. Его триткляровали (ТгС1/Ру) в зфяр 28» вцетдлароваля (Ас^О/Ру) и 'полученный первичный трити-

ловыЯ эфир 29 окислял! роагектогд Дгонса в кислоту 30, натр.гевув соль которой (31) ялкилиров^ля металиоддцаг^ п условиях мзжфазно-го катализа. Полученный триацетат 32 двзацзгллировали по Зампле-ну и получили триод 33. Прзвранэиия мэталмзгатозида 2? в мэткл-ыанмурондт 32 могло ог.уцаетвлять к боз выделения соединений 2831, контролируя каждуо стадии с помощью ТСХ.

Синтез 3-тритаяового зфяра ¿0 осуществили кз триола 33 (схе-

ма 4). 33

схема 4

Н О

ССгМе ' СОгМе __

_0 )-V ССгПе

__/оМс йс(?Ч_/ О^е \0Н НО

Ц с0\-/»И?

34 35 36.

СОгИг • сОгМг

}-О I-о )—С '

(с* ъо\ + • (от, , ■ № Тгс) . ' /оМе __/оИе ¿(Г*-

57 К=Н • 33 Г.=И 33

40 К=4с . й: Е=Ас •

* а: !,!е2С(Сиа£); Ь: Лс20; с: 908 С?3С00Я; й: ТгСЮ^

"•риол 33 азопропиладзккровала 2 »г-дам&тококпропапои в ацетоне в присутствии каталитических количеств пара-толуолсульфокк-слота, яцотоьзд ЗЛ (в:гход 88«) ацетакровала (Дс20/Ру) п 4-0-лцзтальясв сх.от,:гводав 35 дэаЕощйгшидвшфосада тодаой ЗОЙ три- • фторускусной КИСЛОТОЙ В ¿флре. Виход ДЖЫШ 35 составил 872.

ЙЗ данных 'Н-Я.Ф-СШКТРОСКОШ31 (Л, 2=2,0г «Г4 о=^4 5=9,0 Гц) следует аксяадыю-зкваторзсльзое (£,0). располоаанпз гидроксиль-нпх групп в деол5 36 при С-2 и С-3 соэтеэ'гстеашюНа основании этих данных следовал) охкдать, что при ?риталкрэвакшх 36 будет преобладать образование З-тритилового Бфирз 30-е зкеатораель-

ной .тритилоксигруппой (схема -V) по сравнении с -изомерным 37, имеющим аксиально расположенную тритилокситруппу. Однако, при взаимодействии примерно зквимольных количеств дзолэ 36 и перхлората тритллия в СНоС12 в присутствии 2,4.6-коллидина бил' получен с хорошей региоселективностып 2-тритиловый эфир 37, пяряду с небольшим количеством З-тр'т-илового (38) н-2,з-бис-тритялового (39)' эфиров. Соотноаение эфиров 37, 38 и 39 составило 9,3:1,7:1. Столь Высокий выход (65Я) тритилыюго производного с. аксиально?.

тритилоксигруппой обращает на -себя внимание как необычное явле-

• *

ние в химии пираноз. Неизменность КССЗ кольцевых протонов в спектрах. 1Н-ЯМР'производных 32, зд, 36-39, на наш взгляд, такке заслуживает внимания. Это говорит о стабильности конфордации пиракозного цикла независимо от величина заместителей, в первую очередь, у С-2 при переходе от диолэ 33 к тритилированным производным 37-39.

Ацетилированием (Ас^О/Ру) 2-тритилового эфира 39 получен один "з гликозилакцептороа - диацетат 2-тритилового эфира 40. .

Так как при тритилировании даола 36 получается смесь три-тиловых зфиров с невысоким содорхапием 3-триталового эфира 38, синтез акцептора 41'с 3-0-тритилоксигруппой был осуществлен с использованием другого подхода (схема 5).

схема 5

СОгМе С0г№

КеС(ОКво) АСоО ' Ъг-н?ч 9535 АсСН

"^Л Лез

33.------> IЛ 1 ----> <0—>*Ч>/ '

ОМе ' /)ср'-/О'ле

0 ГгСЮ. ■_о

овс-ио) ■------> (отг ьо\ * ^

*-'оме /М*——'0М<?

Й4 ¿5 ■ .О.

Обреботкой триола 33 триматалсртоацетагом в присутствии кам-форсульфокислоты был получен ортозфар 42, который после ацетнли-рования (Ас?0/Ру) дал ацетат 43. Известно, что циклические орто-зфиры типа 43, образованные.из вицинальных а,е-диолов, претерпевает рвгиоселективное раскрытие в кислой среде в соответствия с правилом: "аксиальный сложна зфир - экваториальная гидрокснль-нзя группа". Обработка 43 водной АсСН дала смесь изомерных ди-ацатЕтов 44 и 45 с преобладанием 44, которую тритилировали ТгОЮ4 в присутствии 2,4,6-колдлдана. Суммарный выход 3- (41) и 2- (40) триталовых зфиров, считая на триол 33, составил 87«, а их соотношение - 7:1. Колоночной хроматографией на силикагеле из смеси изомеров был выделан 3-тритиловый зфир 41 с выходом 75Я.

Синтез 4-триталового эфира 49 осуществили из триола 33, также используя в качестве временной защити 2,3-даольной' группировки в 36 ортоафирную группировку■(схема 6).

схема 6

47 48 49

Зицшшсческий ортозфар 42, содержащий единственную гидрок-еияьнуы группу при С-4, тритилировали в производное 46, содержащее одновременно два кислотолабзльныа группировки: тритильную и циклическую ортоаф-лрную. Оказалось возможным удаление ортозфир-ной гь.^ггы в 46 действием 35% уксусной кис-лоты практически без затрагивания тритильной группы. При этом была полена смесь ш-

-7Г-

ноацетатов тритиловых зфиров 4? и ¿8 с преобладанием изомера с аксиальной ацэтоксильной группой. Ацвтилировавив (Ас,0/?у) этой смеси дает 4-тритиловый эфир 49 (выход Б8.Ж, считая на триол 33).

Этот синтез - первый пример гидродитичвскокого раскрытия ор-тоэфирной грушшровки в присутствии тряфенилмвтильной практически баз затрагивания последней, что открывает новые синтетические возможности в избирательной трансформации моносахаридов.

Для сравнения относительной реакционной способности трити-ловых зфиров маннуроновой кислоты в реакции ТЦК были синтезированы такта бициклическив 4-тритиловые зфиры 50 и известный ранее 51, содержащие изопропилиденовуш группировку. Эфир 51 известен высокой реакционной способностью в реакции тритил-цианозтилидв-ловой конденсации.

Тг0^г~(С

34 ------> 2 I

ТгЬ-/ом,

50 51

Тритилированием ацэтонидз 34 перхлоратом трифвнилмвтилия в присутствии. 2,4,6-коллидина с выходом 9556 получен 4-тритиловий зфир 50.

Строение полученных 2-, 3-й 4-тритиловых зфиров 40, 41., 4951 однозначно следовало из аналитических и спектральных данных. Наличие тритальных групп подтвэрздаетгй сигналами при 7,4-7,7 м.д. <С5Н5). Полозэние их следует из данных 'Н- и '°С-ЯМР, исходя из слабошльного сметцвния (на 1,3-1,5 м.д.) в спектре ^-ЯЫ? сигналов кольцевых протонов при ацетилированных атомах углерода, ло сравн&нйю с таковыми в триоле 33. Конформации 2- и 2-трлгали-вого эфиров 40 и 41 близки, судя по значениям констант <лшн-с-ли-чового взаимодействия (Л. 2е2»0! *3,4*10'0' **4,5=9,е

Гу) - 4С,, в то время как 4-трзтллсЕый эфир 49 имээт дру^иэ вз-

латаны КССВ_ )2=4.3; ¿2^3=2,Э; ¿3>4=7,6; Л4.5=6»8 Гц). Это говорят о некотором уплощении молекулы эфира ¿9 по сравнении с его промерами ДО и ¿1- Зти данные свидетедьстзувт о том, что 4-три-тиловому зфиру соответствует конфорлшция искаженного кресла. :'г/яформацдя бзвдяяллчзпкпго пфира 50 еще бояьаэ отличается от для 2- и 2-тритилового *-|иров 40 и'41. Так, его КССВ .7, 2=. •

ч о. г -ч с. т -гз т -с с г*-1

мо о"--'. -'» д-*-'.1-'» и1 1

Тагам образом, осуществлен синтез 2- (40), 3- (41), 4- (49 •д 50) тритиловнх зфирпв производных метил (матил-а-Б-маннопирано- • зэд)уронатв' и 4-тритлЛовий зфир метил-а-Ь-ражюпиранозида (51) -гликозилируемые компоненты в синтезах дасахаридов, содержащих остатки В-манаурсаовой кислоты.'

3. Гликозилкрование 1,2-0-цааяозтилидсяов!ки производными т;-маннуроковой кислоты. Сиатэз даманвдронэвкх кислот.

Реакция гликозиларованая проводили в течение 17 ч в стандартных условиях трятш1-циааоэт1ишд&новой конденсации в СН2С12 я присутствии 0,1 зкв катализатора - перхлората тркфопилкэтилия \гра С с артмйнэнавм васоковакуумной техники. По 'окончании . рзпкцик для разрывания «{аталиоатора в реакционную смесь вводили пяйцтоя гмрэд'лка, сод&ржащий 8« сода. Продукта реакции глакози-лированяя шдвляла' колоночной хрокзтографшй на сшссагале и ис-следагшн с вошщиа тех; 'К- п 13С-ШЛР-стактроскопта.

Гликознларсватш как мв!г.иоа;м, ток и баизшювым зфкраш 11ЭП Пчагшуроновой юушиги 17 а 19 ¡газлэтшг тритаиювих эфиров ¡Хчатнуроновой кислота-¿0, 41, 49 и 50 и маталрамнопиранозидэ 61-проходят эффективно: выходи дисзхарадов 52-Ц составляют от 73 да У48 (см.. таблицу).

Длл имснэяйя наиболее важного вопроса - стерэоселективно-ста роакцкп определяли соотношение количаство 1,3-транс- и 1,2-цис-свазантах дасахэрэдов ¡¡ц:р) по. значениям интегральных интеа-

схшостэй соответствующих сигналов в спектрах ЯНР в дисахаридной

фракции дли, б случае полного разделения изомеров хрокэтографа-

фгвй - по их выходам (сл. таблицу). Строение подученных: дасаха-

1 1

рядов доказано данными ЯМР-спвктроскопии. В Н- и С-ЯМР спектрах соединении 52-71 содержатся сигналы, отсэчзпциз по химичес-. сдвигам и интегральным ннтенсивяостям сигналам всех функциональных групп (Ме-, 4с-, Вп-, =СМв9). Конфигурации екомерпого центра в дисахаридах подтверждает характеристический сигнал атома С-5, химячг-скзй сдвиг которого в а-сзязатшх звеньях ацетили-рованных производных дисахаридов составляет 69,4-71,1 м.д., для З-саязашшх - 72.9-73.4 м.д. В производных дисахаридов 64-71, содержащих в восстанавливающем звене изопропиладэнову*» группировку, химические сдвиги С-5 для а-связашзых дисахаридов составили 67,8-71,1 (Б-Млпр) и 54,1-64,7 м.д. (Ь-Шзр), в З-дксйхари-дах - 73.0-75,1 и 78,1-78,3 м.д. соответственно.

Для дополнительного подтверждения конфигурации ячомзрнсго центр!!! измараны константы спин-спинового взакмодвйствхя 1.1С1 т^ и '«1^. ;[1, в полученных дисахарэдши производных §2-71.

11з таблица видно, что в отличив от аналог&чпшх реакций гли-козилирования щтанозтилндоновими прокзводнш-к! Б-глшо- и П-га-лактуроновой кислот, в данном случае мпиозилированиэ, лсвйно •стереосвлектншгостии образуются снеся а- и р-связанных производят дамзннурошвых кислот с соотношением а:(5, равным от 0,62:1 до 2,3:1, причем, как правило-, преобладало образование а-связа-ттх дисахаридов (т.о. .1,2-трзнс-гликозидов) по сравнению с 3-азомзром. Исклячвнзэ составил только ж',тэз .1,3-спязанннх деса-хг.рядоо £6 и 57. Откатим, что во всех случаях глгкозилирбваняя бэнзиловым зфзром 19 соотнсшениэ хсывггостза толу-гвнпих а:0-свя-занних д.^зхари^пз вюеэ, чем при пспольсоззппи-его катального ■ аналога 17. -

Таблица

Гликозилирование триташвах эфиров 40, 41, 49-51 цианозтилидановыми производными маннуроновой кислоты 1? и 19.

Трити-

Опыт ловый _зфир

ЦЭП

Производное даманнуроновой

кислоты

Выход Соотноше-

п+з % нив о:Р" а+р' * изомеров

10

40

40

41

41

49

49

50

50

51

51

ССзМв

СО г Не

У—о

17 кОйс йсОV-йсО^-/ Не

19

17

19

17

19

17

17

19

йсО^-V ДсО\-УОМг

СОг&п С02 Ме

(к0\_/ /¡со" _/0Мй

СОгМ*

52 а-

53 р-

с^гчг -„

а-

0^-0 —

94

74

81

73

77

82

77

82

94

89

1,8:1

2,3:1

0,62:1

1,1:1

1,1:1

1,2:1

1,5:1

1.8:1

1,6:1

1.8:1

Нарушение стереоспецифичности конденсации могло быть в принципа, отнесено за счет особенностей строения как гликозилдонора, так и гликозилакцептора.

Для внесения ясности в этот вопрос было изучено гликозили-рование тритил^вого эфира металрамнопиранозида 51, которое, как известно, проходит с высокой стерэосэдектавностъв при использовании цианозтилиденовых производных как нейтральных гексоз, так и производных п-глюкуроновой кислоты. Оказалось, однако, что и в зтом случав, при использовании ЦЭП Ц и 13 получается смеси вно-мерных дисахаридов 68-71 с соотношением а:8=1,6:1 и а:р=1,8:1 соответственно. . .

Эта результаты дают основания полагать, что низкая стерэосе-селективность гликозилирования при получении производных диманн-уроновых кислот 52-67 связана, по-видимому, с природой гликозилдонора, а не гликозилакцептора. Причина этого явления еще недостаточно ясна. Скорее всего, она связана со стерэозлектронным влиянием карбоксильной группы при атоме С-5 на устойчивость промежуточного ацилоксоний-катиона, что и приводит к нарушении стереохимии гликозилирования.

В то же время можно отметить-, что стераосэлэктивность реакции гликозилирования цианоэтилиденовымя производными В-малнуро-новой кислоты 17 и 19 в определенной степени зависит от строения тритиловых зфиров Б-маннуроновой кислоты. Так, гликозилкрование 2-тритилового эфира 40 и 4-тритилового эфира 49 проходит с большей стереоселективностью, приводя к образованию првобладащо;^ 1,2-транс-дасахарида (см. таблицу), в отлитое от гликозилирования 3-тритилового эфира цианоэтклиденовым производным 17.

При сравнении стврэоселвктивности гликозилирования лроизвод-шх тритиловых зфиров, содержащих в качестве защит ацетильные и азопропалвденовую группы, отмечено, что стереоселвктивность, как

и эффективность ^реакции ТЦК, во Втором случав несколько возрастает. Этот факт кпяио объяснить изменениями" конформации трктилово-го эфира 49, содержащего в молекуле' второй цикл, по сравнению с ацеталированнны аналогом 41 (что хорошо видно да спектральных данных, приведенных на стр. 11). Это, видимо, способствует боль-гей устойчивости ацилоксоний-катиона, образующегося в ходе реакции. Возможно, использование бициклических тритиловых зфиров вместо обычно применяемых ацалированных производных может оказаться более перспективным при введении в реакции тритил-цианозти-лидеяовой конденсации."

В реакции гликозилирования наряду с дисахаридами (52-71) из реакционных смесей в небольших количествах также выделены продукты побочных реакций: моногидроксильные производные 34, ¿4, 45, 72 и 73, а такзэ их ацетаты 32 и 74, образующиеся в результата детратилирования гликозилакцепторов и последующего ацети-лированая. Из гликозилдонороа образовалось незначительное' количество 1,6-лактона Б-маннуроновой кислоты, трнтилгликозидов, гликозилцианвдов, а тага» бензилманаотграиуроната с гидроксиль- ' ной группой' при аномерном атомо углерода.

32 К1-«^ . . ' "¿ГЛ0*

34 К3-!!, й'и Н^СЙе

44 1Г=1Г=Ас • •• М^П« 0м* , о о

45 Г=Н, 1Г=1Г=4с 73 И=Н

. 72 Лн. Н1 74 1?=Ас

Строение этих соединений следовало из данных 'Н- и 13С-ЯМР спектроскопии, а Т£;а» аз сравнения с заведомыми образцами. 3.'. Гликсзплиров^яио : ,2-0-цпанозтнлидвновыма производными

Э-маннуроновоЛ кислота под давлением 1 <1 кбар. Лзвестно, что проведением реакции 1,2-транс-глнкозалировзная под дойстЕиоа высокого давленая удается достичь практически пол-

-л. о

ной стерооспвцифичности. Поэтому ш изучили таш гликозялирова-1И8 3-тритилоного эфира 41 под давлением 14 кбар, не изменяя остальных условий, реакции. Реакцию проведали в растворе СТ^С!^ в твфлоновой ампулэ при «?.0°С за точкой фазового порэхода СН^С!^, з "заморогвнном раствора*'. Ампулу с раакцяонней смвсьи сразу поело смешивания реагентов с катализатором герметизировали, замора-хивали в жидко.« азоте (-196°С) и помещали в реактор высокого давления , охлаздоннкЯ до 0° С. Создавали давление 14 кбзр, затем поднимали температуру установки до комнатной а ампулу выдэржива-ли в точение 19-70 ч. Поело сброса давления н остановки реакции водным пиридином реакционную смесь подвергала обычной обработка.

В реамега гликозилирования вводили как метиловый (1.7), так и СепзиловиД (19) зфири ЦЗП. При этом варьировалось количество катализатора (4, 6 и 10%) и продолжительность реакции. Полурвявкз . результаты подтверждает!- суяэстввпноз влияние высокого давления на сторэос.олвктивность реакции и в нашем случав, хотя полной ствраоспзцюфачности добиться не удалось.. Соотношение а:,3 изомеров увеличилось от 0,62:1 до 2,5:1 в случав матилманкуроната ЦЗП 17 и от 1.1:1 до 3,7:1 - в случае бэнзилмаппуроката 19. Было также установлено, что наилучшкэ результата (с приведенным соотношением а:р) были получены при умэпьпапки количества катализатора до и увеличения продолжительности! рзакцик до 40-70 ч.

« « ®

Подводя' итоги этого этапа по следов,уния, отмвткм, что для получения различных производных труднодоступных дш^зппуроношх кислот представленный в рзботе споссЗ является достаточно удобным в препаративном отношении, несмотря па невысокую старзосоль-* ктявность рэакции гликозилирования. Подучалзяэся при этом пло'.'.з-рь; дисахаридов могут быть разделены колоночной хром8тогр%1с»а бвз особенных затруднений.

4. Удаление защитных груш в производных диманнуроновых

кислот.

Известно, что удаление защитных групп в производных уроно-вых кислот часто затруднено. вследствие протеквщей параллельно реакции 3-алиминировандя, приводящей к деструкции соединений..

Было испытано два варианта да проектирования дисахаридных производных. Действием матилата натрия в метаноле на ацетаты (1-Я)- и (1-3)-связанных дисахаридов с метоксикарбонильными защитами были получены их дезацетилированные производные с выходом 71 л которые далье обработкой водно-метанолышм раствором 2Ж КаОН переводили в мвтилгликозида диманнуроновых кислот (выход 90$).

Более оптимальным вариантом удаления запщтных групп является действие водно-метанольного раствора МаОН на сполна заполненные производ:ше (1 -2).- и (1-3)-связанных дисахаридов. Таким образом были получены метилгликозиды соответствупцих диманнуроновых кислот с выходом 93-96/6. При использовании обеих методик деблокирование производных диманнуроновых кислот проходит прак- -тически без образования 4,5-неяредельных соединений. Строение

получв:гаых соединений полностыэ подтверждается данными 1Н- и * ч

С-ЯМ?-спектроскопии.

С целью получения производят дисахаридов с одной свободной карбоксильной группой проведен гидрогенолиз бензильных групп ди-с г. х а радов 52 , 58 , 5?, 62 и 63 (1Пг Рс1/С, АоОВг-АсОЯ.. 15-20 ман), содархааях их в качестве защити одного из карбоксилов * Выход соотвзтствухЕях «о когидро к с ильных соединений - 92-96?.

Синтез 1,3-полиманнуронида методом тритид-цианозтиляденовой шликондэясзции

Заклвчитолышн зтапом работы было применение реакции три-тлл-циазозталадозовоа конденсации для получения полиманнуронида.

При атом преследовались две цели: 1) подучить палиманнуронид, моделирующий труднодоступные природные полисахариды этого типа а 2) проследить," как изменяется стереоселективность реакции при использовании в качестве мономора соединения с Е-манно-кон|игу-рациой по сравнению с производным О-глшуроновой кислоты.

Объектом синтеза выбран (1->3)-поляманнуронид, который получали поликонденсацией'мономера 79. Для получения 79, после ряда предварительных опытов, была использована следующая <^хема.

При действии на ЦЭП 17 2% НС1 в метаноле основными продуктами реакции являются диол 75 (348) и его 4-о-ацетат 76 (56Я). Препаративной хроматографией также были выделены небольшое количество побочных продуктов гидролиза цкзноэтилиденовой группы -мйтоксикарбонильные производные и изомерный 3-0-ацетат 77. СО, мс ...._„.„

СОгМе

'Не

1§ 1§ и

Тритилированием моноацэтата 76 перхлоратом трифенилматалия в присутствии ?,4,б-коллидина в СЯ^СД^ был получен 3-тритиловый эфир 79, являющийся мономером в реакцию поликондэнсации, который можно легко получить и из диола 75. Как неожиданно оказалось, при обработке диола 75 ТтС104 в присутствии 2,4,6-коллидина ре-гиоселектявно образуется лишь один из возможных эфиров - 3-три-тилоеый эфир 78 с выходом 96%.

СОгМе С02М<?

ТгСЮд . )-АсРС }-Ой . ТгС10.

тб-----<----4 ?5

■л\| / 'Мг НоЧ--ч И

со,*

/?срУ у 'Ме НоЧ_-/

79 78

Этот результат говорит о гораздо большей реакционной способности гядроксильной группы при С-3 в соаданенш 75, по сравпе-

-го-

йи с Таковой при С-4. Ддатилированив 78 (Дс20/?у) привело к мот-юмору 79. Тритилированиа и ацетнлирование можно проводить без выделения промежуточного тритилового эфира 78. В этом случае* мономер 79 был получен с общим выходом 97Й. Аналитические и спектральные характеристики полностью подтверждают строение кономэра. < * .

Ь спектрах И- а С-ЯМ? присутствуют сигналы, соответствующие химическим сдвигам всех загзитных групп соединения 7?.. В спектре 1Н-ЯМР при 3,72 м.д. находится сигнал СССНг,-группы, при 1,97 м. д. - ацетильной группы, 7,26-7,54 м.д.' - тритилокоигруцпц, 1,82 м.д.- сигнал СКр-группы цианоэтилиденовой группировки. В спект-ри ' "С -ЯМ? присутствуют все необходимые сигналы кольцевых атомов а зааитных групп; С<-группа дает сигнал с хим. сдвигом пб.5" м.д.

Поликондонсацию мономера 79 проводили в ьбычных условиях триткл-цияноэталиденовой поликондзнсации, т.е. в СИ^СЬ, с использованием высоковакуумной техники в гфисутствии 4 и 103 ТгСЮ, в течение 7ГМ40 ч. После остановки реакции и разрушения катализатора избытком водного пиридина с помощью хроматографии на си-лакьголо была выделена основная (выход 71 Я) и низкомолекулярная Фракции продуктов поликонденсаз&га (выход Б%).

Ь спектрах 1 Н-ЯМР обоих Фракций полимера присутствуют сигналы, г тютствуицие химическим сдвигам и итегралышч антонси-вностям кольцевых протонов (3,50-5,40 ы.д.) и функциональных

групп повторяйтегося звена (1,96-2,20 М.Д. - САс и 3,67-3,60 м.

13

д. - СОоСНд-группы). Соответствующие сигналы присутствует в С-ЯМР спектрах (65,9-78,1 - С2-С5. 91,8-101,5 - С1, 20,0-21,0 -ОСОСН3, 52,1-53,2 - С02СН3, 167-179 - СО).

Пу?лду::ты пллахондоксаада нэ содержат трзтялыщх групп ,'на ТСХ отсутствует характернее ярко-гзлтов окра~.та;ио,' в слзктрах ЯМ? отсутствуют с;г.'на-1з атодав трнталоксигруппн).

3 ег--;ч',?э от ыолучэнаых ранее продуктов полнконденсации про-

-ZI~

кзюдгагх глпкуроновой кпслпта, хврактвриетЕческпэ зшячвскпа

13

сдзпгя ашкэрних атоков угла рода в спектрах С-ЕНР продуктов полтшпдзнсацкн '(группа сигналов в области 97,8-93,8 п 94,995,8 к.д.) свидетельствует о тоа, что образовавшиеся глпкоздд-шз евши тавпт как а-, так и: р-конфгЕгурацкп. По результата« тЕгтэгрирозавня соотпвтствупцкх сигналов соотнопэшэ 1,2-транс-а 1,2-цис-глшшзидшк связей составило 1 ,в:1.

Т.к. спектр 13С-Ш? представляет собой "грудаэшггарпрзтпруэ-кув сшзсь сигналов в области кольцэигх атокав утлвродз, оршзнтз-

ровочкоа определение средней степени полимеризации (Ш) провода-

з

ли двумя способами.

При сравнении "шггвГральннх шггеисзгноства .областой аномэрных атомов углерода.и сигнала С-1 восстанавливающего ззэнз (81,8 м. д.) -Ш полимера оказалась равной 10-12. Вторая оценка СП проводилась '¿сходя -лз данных го толушшроаэнаа продуктов шапковдэн-сацкз, основываясь на прэдполозонин, что в продукта полжоадэя-сации содержатся два свободные гидрокскльЕНэ груши: зрз С-3 го-восстанавливащего звзпз и С-1 - воссстанавлшютцэго. Опрздалзн-ная по соотношения интегральных интенсгвЕостай сигналов Яэ-груц-пы толуильного остатка и сигналов^ ацатокежльных и вцртоксилкш:

групп СП оказалась равной 11-12.

*

Удаление заз^ггшгх групп в основной Срокщст полэмпзуронида с СТЫ2-13 осуществляли двумя спзсобаиз, отработапнкет раяве (см. стр. 17-18). При еврвоа сначала удаляли кцзтальнкэ группы действием мг. шла та натрия в метанола, а затом, дэЗстзизм еодш-г.сэтЕнольпого раствора 2% НаОН Подучили нвзацшцвпннй полпетнну-ронзд 80. Эта ре акция проходит без.образования продуктов злгма-пирования, судя по данным ТСХ и ПНР-сшктроскопгз. Ееод свободного полпканнуронада 80 составляет около 603 па сСв стадия.

-А2-

ЙсО

С.С2Мг

ИеСНа

КеОН 12-13

СОгМе

НО

тоя

КеОН 12-13

НС

сська -с

80

12-13

По второму способу защитные группы удаляли в одну стадии действием водно-матянольного раствора 22 НаОН, причем был получен полиманнуронид с выходом 822. Полиманяурониды, полученные обоими способами, оказались идентичными. В '3С-ЯМР-спектре обоих образцов полиманнуронида содержатся сигналы кольцевых атомов углерода (67-81.6; 91,8-103,5 м.д.) и СО-групп (175-176,2 м.д.), сигналы защитных группировок отсутствует.

•Таким образом, показано, что тритил-цианоатилиденовая поли-коцденсяция открывает путь к химическому синтезу полиманнурони-дов, при атом образуется региорегулярше полимары, но стереоре-гуляриость нарушается.

Выводы

1. Разработан новый метод получения сложных эфиров цианоэти-лзданошх производных уроновнх кислот путем окисления соответст-пу*л ;-,я производных нейтральных моносахаридов и синтезированы циа-аоэтилидвновые производные Э-глшо-, Ю-галакто- и С-маннуроновой

•Ч.1СЛОТ.

3. "сслодовзно гликозилирование сложными зфирами цианозтили-дг>н~вих производных В-маннурояовой кислоты тригиловых эфиров 3-мгпыуроноша кислоты и получены производные (1-2)-. (1-3)- и ;1-4)-связанных диманнуроноЕых кислот. Установлено, что реакция тр-дтил-цианозтилпдеясвой колдеис^ции протекает нестереоспэцифач-но с соотаасеаиок а:3-пзомвров, лримзрзо равным 2:1.

3. Установлено, что приманэниа давления 14 кбар на примере глх;ози.глрования метил (кэтал-2,4-д2-0-ацвтал-3-0-тргтил-а-В-.Мй5шс!зарчао5ад)уронзта циЕвозтиладановша производными Ь-кзнну-

-Z3-

роновой кислоты приводит к повышению ствраоселвктивоости реакции в 3-4 раза.

4. Исследовано двпротвктированив полученных (1-2)-, (1-3)-и (1-4)-связанных димзннуроновых кислот а отработана удобная методика полного удаления ацетильных и метоксикарбонильных защитных групп в (1-3)- и (1-3)-димзннуроновых кислотах,чэ также бензольной группы с одной та карбоксильных групп димапнуропсшых кислот.

5. Синтезирован метил!4-0-ацвтал-3-0-тритил-1,2-0-11-(экзо-циано)зтилидвп]-9-В-мвннопиран]уронат и осуществлена вго поли-кондансяция в условиях реакции тритил-цианозтилидвновой поликон-дансация. Двпротвктироваяием синтезирспанного (1->3)-полимзнн-уронида получон полиманнуронид, содержаний а- и ß-гликозидные связи (соотношение 1,6:1) со степенью полимеризации 11-12. . . « * * )сновное содержание диссзртацни изложено в следущих публикациях:

1. Бетзнели В.It., Отт А..Я., Бряхановз О.В., Кочетков Н.К. Синтез 1,2-0-цианозтилиденовых псоизеодных алкилманнопиранурона-тов // Биоорган, химия. Т.12 {'.985). Н°12. C.1685-16S3.

2. Betaneli V.l., Ott A.Ya., Erukbamva Q.V., Kochetkov N.X. // Abstracta of the IUPАС Int. Conf. Org. Synth., VItfc, Koacow. 1986. P.77.

3. Betaneli 7.1., Ott A.Ya., Brukbanova 0.7., Kochettov N.K. Synthe3i3 of 1,2-0-cyanoethylidene derivatives of allcyl glycopy-ranuronates Ly oxidatton of the 5-trityl егЬегз of tfcelr Ьехозе arialogues // Carbohydr. Вез. 7.17Э (1983). Р.37-50.

д. Батвквлл S.K., Брзханова 0.3. Гидролитическое раскрытие, циклической ортозфирной функции баз затрагивания О-трифешиыз-тильной на примере химического синтеза мэтил(метил-2,3-ди-0-ацв-тил-4-0-трлтил-а-3-маннспиранозид)уроаата // Биоорган, химия.

?.15 («). N°5. C.712-713.

5. Бетанали В.И., Бршашва О.В., Отт А.Я., Кочетков Н.К. ХяетческзЗ синтез производил 2-, 3- п 4-три£знштгетилоЕцх сфпров ?4етцл(ютап-а-Б-манношранозад)уроната // Виооргал. хшзга. Т.16 (1990). N°3. С.330-401.

6. Бриханова О-В., Ботанэла В.И.// Abstracts of tlis 5th Bratislava SjEp. on SaccsiETicias. 1990. P.12. . .

7. Еотанадн В.И., Бршанова O.B., Ott А.Я., Макарова З.Г., Кочетков Н.К. Глакс^жровалЕЭ 1,2-0-(1-ца2но)аталид9Швыш про-

избодкнми В-1.53ннуроцовоа кпслотн. Синтез производпых каннозглран-ypoEosiusiSHSoniipanypoEOBOü 5с.слога // Биоорган, хидия. Т. 18 i 1992). №б. С.802-817. .

8. Еэтанелн В.И., эрздхБНОвз О.В., Or? А.Я., Кочетков Н.К. Синтоз олиго- и полиазкнурондяоЕ путем тритзл-1ЩЕЕ0зтелидеисиай коидэвеацга // Зюорган. хшшя. f. 18 (1992). И°6. С.818-827.

9. Вршановз О.В., Еэтакэлз ,В.К. // ¿bstracts of the 6th Bratislava Sycp.'on Saccfcaridea. 1952. P.22.