Кинетика и механизм азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ
|
Корчевская, Елена Владимировна
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Санкт-Петербург
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2004
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.03
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
КОРЧЕВСКАЯ Елена Владимировна
КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ АЗИДИРОВАНИЯ 5-О-БЕНЮИЛ-2,3-АНГИДРОТИМИДИНА
02.00.03-органическая химия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
Санкт-Петербург 2004
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете).
Научный руководитель: доктор химических наук, профессор
Островский Владимир Аронович Научный консультант: кандидат химических наук
Малин Александр Александрович
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор
Гинак Анатолий Иосифович доктор химических наук, профессор Кузнецов Леонид Леонидович
Ведущая организация: Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия Минздрава РФ, г. Санкт-Петербург.
Защита состоится «10 » иьрСМ 2004 г. в /6" часов на заседании Диссертационного совета Д 212.230.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).
Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять на имя ученого секретаря.
Автореферат разослан «/Г» оъ 2004 г.
Ученый секретарь Диссертационного совета Zf2l2.230.02
КХН. Соколова К Б.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы Темпы распространения ВИЧ-инфекции позволяют говорить о реальной угрозе мировой пандемии СПИДа. Одним из важнейших факторов сдерживания эпидемии являются синтетические лекарственные средства, главным образом - ингибиторы ферментов ВИЧ. Важнейшую роль в терапии СПИДа играют ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ: З'-азидотимидин (АЗТ, Тимазид) и его производные (5'-Н-фосфонат АЗТ, Фосфазид), а также другие аномальные нуклеозиды - производные тимидина ((ЦТ и др.). Стоимость подобных препаратов на мировом рынке лекарственных средств велика, что ограничивает их доступность. Поэтому актуальной задачей является организация в России производства АЗТ и его аналогов, основанного на оригинальной отечественной технологии. Одной из ключевых стадий химического синтеза З'-азидотимидина и его аналогов, таких как 3'-тетразол-2-ил-тимидин, является реакция каркасного субстрата - 5'-О-защищенного-2,3'-ангидротимидина с высокоазотистыми нуклеофилами - солями азотистоводородной кислоты, тетразолидами. Для создания конкурентноспособного производства субстанции АЗТ необходима оптимизация технологических режимов с целью повышения выхода, снижения содержания побочных продуктов, энергозатрат. Это возможно только на базе глубокого понимания механизма подобных реакций, факторов, определяющих реакционную способность и селективность ключевых химических процессов, приводящих к целевым продуктам.
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 01-03-32531), Минобразования РФ (грант № Т02-09.3-3222) и Федеральной целевой программы государственной поддержки интеграции образования и фундаментальной науки «Интеграция» (грант № И0667).
Целью диссертационной работы является формулировка на основе кинетических исследований механизма азидирования 5'-0-бензоил-2,3*-ангидротимидина солями азотистоводо-родной кислоты. Оценка влияния различных факторов: природа азидирующего агента, растворителя, ионизирующих добавок на кинетические и термодинамические параметры процесса азидирования каркасного ангидронуклеозидного субстрата.
Научная новизна Экспериментально определены и сопоставлены между собой скорости реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с различными азидирующими системами. Кванто-во-химическим методом изучено электронное строение 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина. Кондуктометрическим методом исследовано состояние диметиламмоний азида в ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном при температурах, близких к температурам проведения изучаемой реакции. Установлены кинетические и термодинамические параметры азидирования 5'-О-
бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний "•"•"'У' " Д^^А и И ГИГТВМС ДМФА/1,4-
<ЮС.-НЛЦ«01(АЛЬНАЯ1
диоксан. Обнаружен рост скорости реакции при увелич< -ши в системе.
ОЭ
Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой лимитирующая стадия проходит через циклическое переходное состояние, образованное субстратом и нуклеофилом. В этом циклическом переходном состоянии синхронно протекают следующие процессы: атака азид аниона по углеводному кольцу, перенос протона от диметиламмониевого фрагмента к кислороду ан-гидросвязи и, как следствие, ее разрыв. Дана оценка влияния растворителя на скорость и механизм реакции азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом. Впервые установлены кинетические и термодинамические параметры реакции азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии макроциклического полиэфира 18-краун-6. Обнаружено увеличение скорости при использовании системы азид натрия/18-краун-6. Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой на лимитирующей стадии происходит бимолекулярное взаимодействие 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с азид-анионом, не осложненное циклическим переходным состоянием.
Практическая значимость Полученные в работе кинетические данные были предоставлены в ФГУП РНЦ «Прикладная химия» для поиска оптимальных условий проведения стадии азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина при помощи программно-аппаратного комплекса ReactOp. Полученные оптимизированные значения были использованы при разработке технической документации для проектирования опытно-промышленной установки ЗАО «Фармсинтез», введенной в эксплуатацию на площадке опытного завода ФГУП РНЦ «Прикладная химия». Акты внедрения результатов НИР приложены к материалам диссертационной работы.
Апробация Основные положения диссертации доложены и обсуждены на второй международной конференции молодых ученых «Актуальные тенденции в органическом синтезе на пороге новой эры» (С.-Петербург, 1999 г.); молодежной научной школе по органической химии (Екатеринбург, 2000 г.); международной научной конференции «ВИЧ/СПИД и родственные проблемы» (С.-Петербург, 2000 г.); ХГХ Всероссийской школе-симпозиуме молодых ученых по химической кинетике (Москва, 2001 г.); XIII симпозиуме «Современная химическая физика» (Туапсе, 2001 г.); 14-ой Международной конференции по органическому синтезу (ГОEACДCOS-14) (Кристчарч, Новая Зеландия, 2002 г.).
Публикации По теме диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 8 докладов.
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 23 рисунка, 50 схем. Список литературы включает 211 ссылок.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Азидирование 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина как модель для исследования механизма реакций ангидротимидинов с нуклеофилами
АЗТ и другие - 3*-модифицированные нуклеозиды - сохраняют основные позиции в лекарственной терапии СПИДа. Одной из ключевых стадий в процессе получения 3'-модифицированных нуклеозидов является реакция каркасных ангидронуклеозидов с нуклеофи-лами различной природы. Информация о механизмах подобных реакций отсутствует, что существенно ограничивает возможности экспериментаторов, разрабатывающих методы направленного органического синтеза.
В настоящей работе сосредоточено внимание на количественном изучении и попытке интерпретации механизма азидирования 5'-О-защищенньк-2,3'-ангвдротимидинов (Схема 1). Такой выбор обусловлен следующим:
• 5'-О-защищенные-2,3'-ангидротимидины являются основными субстратами для получения З'-модифицированных тимидинов;
* стадия азидирования в апротонных диполярных растворителях является ключевой при получении АЗТ и его аналогов.
азццы различной природ ы, где N8, ЫН„ (СН3)2Ь(Н2 и др.
Г
их,
Нуклеофнл
5оЫ Д
5'-0-защищенный -2,3'-вагндро1»миаин -типичный представитель ангидротимидинов
5'-0-шцшдетшй-3'-азидо-2',3 '-дидезокогтмндин -шгтермедиатдл» получения АЗТ и его аналогов
Схема 1
Необходимо отметить, что азидирование 5'-0-защищенного-2,3'-ангидротимидина следует отнести к реакциям нуклеофильного замещения/присоединения, в которых субстратом выступает каркасный ангидронуклеозид, а нуклеофилом - соли азотистоводородной кислоты.
Таким образом, этот процесс может служить удобной моделью для изучения широкого круга реакций ангидронуклеозидов с нуклеофилами.
2 Кинетика азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимндина различными азидирующими системами и сравнительный анализ скоростей реакций
В основу исследования механизма азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина положен кинетический метод. Кинетику реакций изучали спектрофотометрически. Предваритель-
но показано, что спектры исходного соединения 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина (I) и конечного продукта 5'-О-бензоил-3'-азидо-2'3'дидезокситимидина (II) различаются {Рис.1).
Исследуемые реакции не осложнены побочными процессами термолиза субстрата и продукта реакции. На примере реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом в ДМФА при 100°С показано {Рис. 2), что семейство спектральных кривых, полученных в ходе реакции в диапазоне длин волн 225-280 нм, имеет общую изобестическую точку (Я=255нм).
дезокситимидина (II) в условиях псевдопервого порядка по субстрату (I). Наблюдаемую константу скорости ¿каол определяли как угловой коэффициент полулогарифмической анаморфозы:
где Д, и Д«, - оптические плотности 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина (I) и 5'-О-бензоил-3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина (П) при аналитической длине волны 270 нм, .О, - оптическая плотность в момент времени т.
На первом этапе была оценена реакционная способность различных азидируюпдах систем. Для анализа отобраны следующие системы:
• (СНзЭгМНгИз в ДМФА — система используется в отечественной технологии получения АЗТ;
• (СНз^КНгКз в ДМФАЛ,4-диоксан (60:40) - эта система рассмотрена в патенте РФ*, где показано на эмпирическом уровне, что применение данной системы приводит к увеличению конверсии азидирования 5'-О-бензоил-2л'-ангидротимидина;
" Пэт. 2263775 Россия, 6С07Н19/073. Способ получения 3'-йзидо-2\3'-дидезокситимидина/В.А. Островский, B.C. Поплав-ский и др. - № 93048356/04; Заявя. 23.06.1997; 7 с.
• (СНЗ^ИНгЫз в ДМФА/диглим (60:40) - диглим выбран как альтернатива диоксану, он близок по полярности, но значительно превышает диоксан по ионизирующей способности;
• 1дКэ в ДМФА - наряду с НаИз, наиболее часто используемая система при азидирова-нии каркасных нуклеозидов;
• УКз/15 -краун-5 в ДМФА, ЫаЫз/15 -краун-5 в ДМФА, КаНз/18- -краун-6 в ДМФА -примените макроциклических полиэфиров увеличивает растворимость неорганических азидов, а также позволяет генерировать практически «свободный» азид-анион.
В исследуемых реакциях варьировалась только азидирующая система, все прочие условия были, зафиксированы: температура 100°С, концентрация. 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина 0.0262 моль/л, концентрация азида 0.262 моль/л.
Все исследуемые реакции подчиняются кинетическому уравнению первого (псевдопервого) порядка по субстрату (I), так как линейность полулогарифмических анаморфоз кинетических кривых сохраняется до конверсии 80-85%. Значения наблюдаемых констант исследуемых реакций приведены ниже:
Азидирующая система (ОЩПЗД' (оадпод ДМФАЛ.4-диоксан (60:40) (СН^ВД ДМФА/диглим (60:40) Ш3* 15-СЯ-5 КаМ3» 15-СЯ-5 N8X5* 18-СЖ-6
кт6п 105 с'1 1.81±0,05 3.96±0.08 3.09±0.06 0.58±0.01 3.27±0.08 4.410.1 2.82Ю.06
^ОТН 1 2.2 1.7 0.3 1.8 2.4 1.5
* растворитель - ДМФА
Если принять за реперную точку Ащвл реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с ди-метиламмоний азидом в ДМФА, то действительно использование бинарной системы ДМФА/1,4-диоксан приводит к увеличению скорости процесса. В то же время замена диоксана на диглим наши надежды не оправдала: несмотря на более высокую ионизирующую способность этого растворителя, скорость реакции осталась практически такой же, как и в случае с диоксаном. Несмотря на широкое применение азида лития в синтезе азидонуклеозидов, в частности, в английской (GLAXO-WELLKOM) технологии АЗТ и его аналогов, скорость азидиро-вания этим реагентом оказалась в 3 раза меньше, чем диметиламмоний азидом (отечественный вариант) в тех же условиях. Отметим также плохую растворимость азида лития в ДМФА. Очевидно, что использование азида натрия дает не лучшие результаты. Применение макроцикличе-ских полиэфиров значительно улучшило растворимость неорганических азидов в апротонных растворителях. Однако хотя скорость реакции и увеличилась в сравнении с репером (димети-ламмоний азидом) в 2-2,5 раза, а в сравнении с азидом лития в 5-7 раз, по нашему мнению, этого недостаточно. Использование подобных систем на примерах с другими реакциями нуклео-фильного замещения/присоединения приводит к увеличению скорости в 10-100 раз.
С целью интерпретации этих наблюдений для более детального изучения мы выбрали следующие процессы:
• азидирование 5'-0Лешоил-2Л,-ангидрот11мидина диметиламмоний азидом в ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном;
• азидирование 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии мак-роциклического полиэфира 18-краун-6..
3 Кинетика и механизм азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в ДМФА и смеси ДМФА/1,4-диоксан
В настоящей работе исследована кинетика реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ашидротимидина с диметиламмоний азидом в ДМФА при 95-125°С и в бинарной системе ДМФА/1,4-диоксан при варьировании соотношения растворителей от 0 до 50 об% диоксана в диапазоне температур 80-100°С. Реакции проводили в условиях псевдопервого порядка по субстрату (I). Концентрация последнего была 0.0262 моль/л, концентрация реагента варьировалась от 0.1 до 0.5 моль/л. При всех перечисленных выше условиях реакция описывается уравнением первого (псевдопервого) порядка. Линейность полулогарифмических анаморфоз уравнения (1) сохраняется до 8085% конверсии.
Схема 2
Предварительно методами квантовой химии оценено электронное строение субстрата и реагента, а также кондуктометрически - состояние диметиламмоний азида в ДМФА и в системе ДМФА/1,4-диоксан в диапазоне температур 60-100°С.
3.1 Электронное строение 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина и диметиламмоний азида
На рис. 3 приведены результаты квантово-химического анализа 5'-О-бензоил-2,3'-анги-дротимидина, выполненного методом AMI. Распределение электронных («г^я^-зарядов и порядок связей по Уайбергу Идв в молекуле субстрата (I), порядок ангидросвязи С3 -О2 близок единице, а заряд углеродного атома С3 близок к нулю. Следовательно, ослабление и разрыв ангидросвязи, а также нуклеофильная атака по атому С3 азидной группы затруднены.
Согласно данным теоретических расчетов методами MNDO и MNDO/M, азидирующий агент как в газовой фазе, так и в среде ДМФА устойчив в виде комплекса с водородной связью (Рис. 4) с локализацией отрицательного заряда на атоме N1 [Таблице 1)
1.01 А и 0.953 ±0.02 -
3.2 Электропроводность диметиламмоний азида вДМФА и смесиДМФАЛ,4-диоксан
Нами получены экспериментальные зависимости молярной электропроводности от концентрации диметиламмоний азида в ДМФ А и его смесях с 1,4-диоксаном, пример одной из них можно видеть на рис. 5. Вид этих зависимостей характерен для слабых электролитов в средах со средней и низкой полярностью. Как видно из рис. 5, область диссоциации (ассоциации) диметиламмоний азида располагается в диапазоне очень низких концентраций, т.е. в условиях кинетического эксперимента реагент находится только в ассоциированном виде.
3.3 Определениеконстант скорости азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина ди-метиламмоний азидом вДМФА
Далее была исследована кинетика реакции 5'-0-бешзоил-2,3'-ашгидротимидиша с диме-
тиламмоний азидом в ДМФА. Значения констант скорости второго порядка были определены из угловых коэффициентов линейных зависимостей —ДСш) и приведны ниже:
• Значения констант скорости согласуются с прогнозом о низкой реакционной способности субстрата.
3.4.Определениеконстант скорости азидирования 5'-О-бензоил-2,3 '-ангидротимидина ди-метиламмоний азидом в смесиДМФАЛ, 4-диоксап притемпературе 100°С
Как было отмечено в разделе 2, использование бинарной смеси растворителей
ДМФА/1,4-диоксан приводит к увеличению скорости реакции. Нами изучена кинетика реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом в этой системе растворителей при фиксированной температуре 100°С. Значения констант скорости второго порядка рассчитаны из угловых коэффициентов линейных зависимостей и приведены в таблице 2.
Таблица 2Значения констант скоростиреакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина (I) сдм-метиламмоний азидом (111) в смесиДМФА~1,4-диоксан при Т°=100С
Содержание диоксана, об % Мольная доля диоксана 4* *п'105,л/(мольс)
0 0 32.7 6.9±0.3 1
10 0.091 29.6 8.4±0.4 1.21
20 0 184 26.2 10.1±0.5 1.46
30 0.279 22.6 12.4±0.6 1.80
40 0.376 19.2 15.2±0.7 2.20
50 0.475 15.6 17.910.9 2.60
' *диэлектирческая проницаемость при 55°С.
Как видно из таблицы 2, прибавление малополярного растворителя диоксана действительно приводит к плавному увеличению скорости реакции (А^п,). Этот факт может служить показателем, что переходное состояние малополярно по сравнению с исходными реагентами.
3.5 Зависимостьконстант скорости от составарастворителя
Нами установлена линейная зависимость !{>£ц от мольной доли 1,4-диоксана в смеси (рис.6), такая зависимость может говорить о том, что влияние на скорость реакции обоих компонентов смеси однородно и осуществляется по одному и тому же механизму.
Для уточнения влияния растворителя на скорость и механизм реакции мы воспользовались зависимостью скорости реакции от функции Кирквуда
Однако в рассматриваемом случае наблюдается отклонение зависимости 1^ц=;/[(е-1)/(2е+1)1 от прямой (Рис. 7). При добавлении к ДМФА заметных количеств диоксана скорость процесса возрастает в меньшей степени (Рис 7, /), чем это могло происходить в случае
и
теоретической кирквудовской зависимости (Рис.7, 2). Возможно, такая картина связана с эффектами специфической сольватации.
З.бОпределение констант скорости азидирования 5'-О-бензоил-2^'-ангш>ротимидина ди-метиламмоний азидом всмесиДМФА/1,4-диоксан вдиапазонетемператур80-100 V
Для уточнения влияния растворителя на механизм реакции, а также для определения ак-тивационных параметров нами установлены значения констант скорости второго порядка в диапазоне температур 80-100°С для трех смесей ДМФА/1,4-диоксан (содержание диоксана 30, 40, 50 об%). Значения этих констант определены из угловых коэффициентов линейной зависимости кы&г/(Сщ) и представлены ниже:
Содержание диоксана, о6% '
30 40 ' 50
Константы скорости, кц-10®, л/(моль с) при температуре, "С 80 85 90 95 100
2.0±0.1 2.7±0.1 5.6Ю.2 7.5±0.4 12.4±0.6 2.7±0.1 3.9+0.2 б.0±0.2 9.9Ю.5 15.2±0.7 4.0+0.2 5.4±0.3 9.<Ш>.5 1].4±0.5 17.9±0.9
3.7 Активационныепараметры азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидшш димети-ламмопий азидом вДМФА иего смесях с 1,4-диоксаном
Из угловых коэффициентов и свободного члена температурных зависимостей констант
скорости азидирования согласно теории Аррениуса-Эйринга рассчитаны значения термодинамических параметров активации процесса:
Содержание диоксана, об.% ьЛп-ЬА-глчо31Я Т I п АЯ**», кДж/мОль АУам, Дж/(мольК)
0 . 1п*п-2.б-15.8 10" 1/Т 0.99 0.09 5 126 33
30 Ыа-23.9-12.3-105-1Л 0.99 0.09 5 100 -47
40 1п*п-19.1-10.51031Я 0.99 0.08 5 85 -83
50 Ыа-П^в.ПОМ/Т 0.99 0.08 5 79 -101
Как видно, при добавлении диоксана происходит уменьшение как энтропии, так и энтальпии
активации.
3.7Гипотезамеханизмареакции. Оценка влияния изменения состава на скорость имеха-низм азидирования 5 '-О-бензоил-2,3"-ангидротимидина диметиламмоний азидом
На основании полученных данных, а также анализа литературы нами выдвинута гипотеза механизма реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом {Схема 2), согласно которой на лимитирующей стадии образуется циклический комплекс А, при этом происходит синхронно: протонирование по атому О2, нукдеофильное азидирование по атому С3, разрыхление связи С3 -О2 и отщепление диметиламина. Такая молекулярная организация реагентов в переходном состоянии облегчает разрыв достаточно прочной ангидросвязи.
Влияние растворителя проявляется следующим образом: снижение полярности среды за счет добавления малополярного диоксана приводит к стабилизации переходного состояния, которое по определению малополярно по отношению к исходным реагентам, это проявляется в уменьшении энтальпии и энтропии активации и росте скорости реакции. Однако нуклеофиль-ные растворители могут вступать в конкуренцию с атомом кислорода ангидросвязи (комплекс В). Это дестабилизирует переходное состояние, и скорость реакции оказывается не столь большой, как это можно было бы ожидать в случае беспорядочного движения молекул растворителя {Рис.7, 1). Этим же можно объяснить и нашу «неудачу» при использовании бинарной смеси ДМФА/диглим {Раздел 2).
Кинетические методы не позволяют нам детализировать процессы, но мы можем предположить, что на лимитирующей стадии происходит образование лактама С, затем следует его изомеризация (Б) и разворот гетероциклического основания вокруг гликозидной связи, который и приводит к образованию конечного продукта (Ш) {Схема 3).
А
В
А(В)
N. 1 ' N.
С
И
ш
Схема 3
4 Кипетика и механизм азидирования 5'-О-бегооил-2,3'-анщцротимидина азидом натрия в присутствии макроциклического полиэфира 18-крауп-6
Макроциклические полиэфиры часто применяют для улучшения растворения неорганических солей в органических растворителях, а также для ускорения реакций нуклеофильного замещения за счет диссоциации этих солей и генерирования «свободных» анионов. Нами изучена кинетика реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина (I) с азидом натрия (IV) в присутствии макроциклического полиэфира 18-краун-б (СЯ, V) в ДМФА при 100-115°С.
ГО
NaN.r
V
Схема 4
дмфГТ^
lOO-llfC N| |И
Реакции проводили в условиях псевдопервого порядка по субстрату (I). Концентрация последнего была 0.0262 моль/л, концентрация азида натрия варьировалась от 0.1 до 0.4 моль/л (краун-эфир добавлялся в эквимольном количестве к азиду). При всех перечисленным выше условиях реакция описывается уравнением первого (псевдопервого) порядка. Линейность полулогарифмических анаморфоз уравнения (1) сохраняется до 80-85% конверсии.
4.1 Концентрационныезависимостинаблюдаемьакон-стант
Как известно, соли натрия в присутствии 18-краун-б образуют комплекс типа 1:1, который представляет собой краун-разделенную ионную пару.
На рис. 8 приведена оптимизированная модель для комплекса 18-краун-б с азидом натрия в газовой фазе, полученная в результате квантово-химического расчета (ab initio метод RHF с базисным набором STO 3-21G). Как следует из этих данных, расстояние между катионом натрия и головным атомом азота азидной группы в газовой фазе составляет 2.03А. Исходя из суммы радиуса Na+ (0.95А) и вандервальсовской радиуса атома азота (1.5А), ионная пара азида натрия в газовой фазе, скорее всего, принадлежит к контактному типу. Однако при переходе от газовой фазы к раствору картина, скорее всего, изменяется, т.к. на степень ионизации большое влияние оказывает растворитель. Тесная (контактная) ионная пара превращается в полярном растворителе, обладающем высокой ионизирующей и сольватирующей способностью (к которым относится ДМФА), в более реакционноспособную сольватно-разделенную ионную пару.
Рис. 8 Оптимизированная модель для комплекса 18-краун-б с азидом натрия
Процесс комплексообразования азида натрия и 18-краун-6 (VI) можно представить следующим уравнением (Схема 5):
N>N3 + СЯ == N»011^
В условиях проведения исследуемой реакции (ДМФА, Т=100-115°С), это равновесие практически полностью будет сдвинуто вправо, т.е. в азидирование 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина будет участвовать только одна ионная форма.
Для определения констант скорости второго порядка нами построены концентрационные зависимости ¿влбл^^Су]) (Рис. 9).
Все зависимости носят линейный характер, однако при 100°С зависимость при экстраполяции к нулевой концентрации азидирующего агента отсекает значимый отрезок на оси ординат (Рис. 9). Такие зависимости типичны для реакции, идущих по двум параллельным путям: с участием и без участия катализатора. Мы предположили, что при этой температуре в реакцию Бступает как комплекс (VI), так и сам исходный азид.
О 0.1 0.2 0.3 0.4
Су. моль/п
Для подтверждения этой гипотезы экспериментальные данные были обработаны с помощью программы анализа кинетических данных ReactOp. Была предложена следующая кинетическая модель реакцииг
2.БАТ+ №+СИ>£-БАЗТ + ЫаСЯ
3. БАТ+N^3-БАЗТ + N1*
где 1 - это равновесный процесс образования комплекса ЫаКз,/18-краун-6; 2 - взаимодействие 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина (БАТ) и комплекса ЫаИэ/18-краун-6 с получением 5'-О-бензоил-3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина (БАЗТ); 3 - взаимодействие 5'-0-бензоил-2,3'-
ангидротимидина (БАТ) и комплекса ИаДОз с 5'-0-бензоил-3'-азидо-2,,3,-дидезокситимидина (БАЗТ); 4 - комплексообразование между свободным натрием и краун-эфиром.
В результате решения обратной кинетической задачи удалось найти адекватное совместное описание данных. Согласно этому описанию равновесие стадии 1 практически полностью сдвинуто вправо для всех трех температур (100, 110 и 115°С), т.е. наше предположение о протекании реакции по двум параллельным путям оказалось неверным. Однако если модельные расчетные кривые для серий с температурами ПО и 115°С хорошо описывают экспериментальные кинетические данные, то выборка для 100°С из этого описания полностью выпадает. По этой причине данная выборка была исключена из дальнейшего рассмотрения/
Константы скорости второго порядка кц определенные из концентрационных зависимостей {Рис.9) и с помощью программы ЯеасЮР для температур 110 и 115°С, представлены ниже:
*п-Ю5, л/(моль-с), йеааОр 23.1 47.1
4.3 Активационные параметры азидирования 5'-О-бензоил-2£'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии 18-краун-6и гипотезамеханизмареакции
Так как из экспериментальных данных удалось получить только две константы скорости
кц, которым можно присвоить статус квазиистиных, при температурах 110 и 115°С была определена только энергия активации по формуле:
(2)
Т. т,
где Е, энергия активации, Дж/моль; Я газовая постоянная, к\ И ¿2 константы скорости второго порядка, л/моль-с, при температурах "Л и Т2, К.
Значение энергии активации вычисленное по уравнению (2) составляет 167 кДж/моль, с помощью программы ЯеасЮр -176 кДж/моль. Следует отметить необычно высокое значение энергии активации, и как следствие энтальпии активации, которое скорее характерно для мономолекулярных процессов, протекающих с гетеролитическим разрывом связи. Полученное значение энергии активации, а также строение реагентов позволяют сделать предположение о том, что в данном случае лимитирующая стадия не осложнена циклическим переходным состоянием,- как в случае с диметиламмоний азидом и протекает по согласованному механизму: атака азида по атому С3 фуранозного цикла и разрыв ангидросвязи (Схема б). Учитывая высокую нуклеофильную реакционную способность краун-разделенной ионной пары, можно предполагать, что основные энергетические затраты идут не на взаимную ориентацию реагентов, а на разрыв достаточно прочной ангидросвязи. Именно этим можно объяснить аномально высокое значение энергии активации.
А
Схема б
5 Заключение
В заключение необходимо отметить: реакция 5'-О-бензоил-2,3'-ангадротимидина с солями азотистоводородной кислоты протекает медленно и зависит от многих условий. Повышение нуклеофильности реагента не дает существенного выигрыша в скорости. Для данной реакции важны не только реакционная способность нуклеофила, но и факторы, определяющие разрыв ангидросвязи, и протонирование по атому кислорода. По-видимому, для реакции с подобным субстратом очень важную роль играет молекулярная организация реагентов за счет донор-но-акцепторных и водородных связей в механизме элементарного акта. Примером такой организации может служить циклическое переходное состояниелимитирующей стадии реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом.
Возможно также, что для подобного типа реакций эффективным будет бифункциональный катализ, где в качестве катализатора могут выступать соединения, содержащие подвижный атом водорода (спирты, органические кислоты и амины).
6 Некоторые практические следствия
Как уже упоминалось, при проведении стадии азидирования при синтезе АЗТ в производственных условия исключительно важно иметь кинетические параметры, исходя из которых можно найти оптимальные условия для проведения процесса азидирования в промышленных условиях. Кинетические данные, полученные в ходе настоящей работы, были переданы в ФГУП РНЦ «Прикладная химия», где были использованы для поиска оптимальных условий стадии азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-анпадротимидина' при помощи программно-аппаратного комплекса ЯеаеЮр. Полученные оптимизированные значения были использованы при разработке технической документации для проектирования опытно-промышленной установки синтеза АЗТ ЗАО «Фармсинтез» введенной в эксплуатацию на площадке опытного завода ФГУП РНЦ «Прикладная химия».
ВЫВОДЫ
1 Экспериментально определены и сопоставлены между собой наблюдаемые константы скорости реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с различными азидирующими системами
при 100°С. Выявлено следующее:
- в случае азидирования диметиламмоний азидом использование в качестве растворителя вместо ДМФА бинарных смесей ДМФА/1,4-диоксан (60:40) и ДМФА/диглим (60:40) увеличивает скорость реакции;
- при переходе от диметиламмоний азида к азиду лития скорость реакции падает.
- Использование макроциклических полиэфиров улучшает растворимость неорганических азидов (LiN3, Naty) и увеличивает скорость реакции.
2 По данным полуэмпирических квантово-химических расчетов (AMI) на атоме углерода в положении 3' 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина практически отсутствует положительный заряд, порядок связи С3 -О2 этого субстрата близок к единице. Это объясняет низкую реакционную способность подобных субстратов по отношению к нуклеофиль-ным реагентам.
3 По данным полуэмпирических квантово-химических расчетов (MNDO и MNDO/M) диметиламмоний азид стабилен в газовой фазе и в среде ДМФА в виде комплекса с водородной связью. В растворах ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном по данным кондукто-метрических исследований в условиях реакции реагент существует в ассоциированном виде.
4 Изучена кинетика реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом в ДМФА при Т=95-100°С и его смесях с 1,4-диоксаном (до 50 об.% диоксана) при Т=80-100°С. При увеличении объемной доли диоксана в системе плавно растет скорость реакции. Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой лимитирующая стадия проходит через циклическое переходное состояние, образованное субстратом и реагентом реакции. В этом циклическом переходном состоянии синхронно протекают следующие процессы: атака азид-аниона по углеводному кольцу, перенос протона от диме-тиламониевого фрагмента к кислороду ангидросвязи и, как следствие, ее разрыв. Неоднозначное влияние растворителя на скорость и механизм реакции связано с эффектами специфической сольватации.
5 Изучена кинетика реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с азидом натрия в присутствии макроциклического полиэфира 18-краун-6 в ДМФА при Т=100-115°С. Обнаружена необычно высокая энергия активации для бимолекулярных реакций. Па основании полученных данных выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой на лимитирующей стадии происходит бимолекулярное взаимодействие 5'-0-бензоил-23'-
анщдротимидина с азид-анионом, не осложненное циклическим переходным состоянием.
6 На основании полученных в ходе работы данных выдвинуто предположение, что для азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина важную роль играет не столько реакционная способность азидирующего агента, сколько молекулярная организация реагентов за счет донорно-акцепторных и водородных связей в механизме элементарного акта реакции.
Основное содержание работы изложено в следующих публикациях
1. Корчевская Е.В., Малин АЛ., Островский В.А, Щербинин М.Б. Взаимодействие 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом в системе ДМФАЛ,4-диоксан // Тез. докл. Второй международной конференции молодых ученых «Актуальные тенденции в органическом синтезе на пороге новой эры», 28-30 июля, 1999 г. -СПетербург. -1999. -С. 170.
2. Корчевская Е.В., Малин А.А., Щербинин МБ., Островский В.А. 2,3'-Ангидротимидин как ключевой субстрат в синтезе З'-модифицированных нуклеозидов // Тез. докл. Международной научной конференции «Органический синтез и комбинаторная химия», 4-7 марта, 1999 г.-Москва.-1999. -П-84.
3. Труханович М.З., Корчевская КВ., Малин А.А., Островский В.А. Смесевые растворители в синтезе 3'-азида-2',3'-дидезокситимидина // Тез. докл. Международной научной конференции «ВИЧ/СПИД и родственные проблемы», 19-24 мая, 2000.- С.-Петербург. -2000. -С.69-70.
4. Корчевская Е.В., Малин А.А., Щербинин МБ., Островский В.А. Механизм реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами II. Кинетика азидирования диметиламмоний азидом в системе ДМФА-1,4-диоксан //Журн. Орг. Хим.- 2000.-Т.36, вып.9.-С.1407-1410.
5. Малин АЛ., Корчевская Е.В., Щербинин М.Б. Кинетика и механизм тетразолирования и азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина // Тез. докл. 1ой Всероссийской конференции по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста, 19-23 сентября, 2000 г.- Суздаль. -2000.-С.268.
6. Корчевская Е.В., Малин АЛ., Щербинин М.Б., Островский В.А. Кинетика азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина Naty в присутствии 18-краун-6 // Тез. Докл. ХГХ Всероссийской школы-симпозиума молодых ученых по химической кинетике, 12-16 февраля, 2001 г.- Москва. -2001. -С.60.
7. Малин АЛ., Корчевская ЕВ., Щербинин МБ, Корсунский Б.Л., Островский В.А. Физико-химические аспекты нуклеозидного синтеза на примере реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами // Тез. докл. ХШ симпозиума «Современная химическая физика», 25 сентября-6 октября, 2001 г.- Туапсе, -2001 -С. 188.
8. Малин А.А., Корчевская КВ., Щербинин МБ, Островский В.А. Механизм реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами Ш. Кинетика взаимодействия с триэтилам-моний тетразолидом в ДМФА // Журн. Орг. Хим.- 2001.-Т.37, вып.12.-С.1848-1851,
9. Неделко В.В, Корчевская Е.В., Малин А.А. Кинетика термораспада З'-азидотимидина (АЗТ) // Тез. докл. XX Всероссийской школы-симпозиума молодых ученых по химической кинетике, 11-15 марта, 2002г.- Москва. -2002 -С.68.
10. Корчевская Е.В., Островский Ю.В., Малин А.А., Труханович М.З., Щербинин МБ., Островский В.А. Механизм реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами IV. Кинетика и термодинамика азидирования диметиламмоний азидом в системе ДМФА-1,4-диоксан//Журн. Орг. Хим.- 2002.-Т.38, вып.5.-С.735-737.
W.KorchevskayaE. V.,Malin A.A., ShcherbininMB., SteblaynkoA. Yu., Endo Т., Ostrovskii VA. Kinetics and Mechanism ofFormation of5'-protected-3'-azidothimidme // 14th International Conference on Organic Synthesis (IUPAC/ICOS-14), 14-18 Jule, 2002.- Christchurch, New Zealand. -2002. -P. 223.
12.НеделкоВ.В,КорсунскийБ.Л., ЧукановН.В.,ЛариковаТ.С,КорчевскаяЕ.В.,Малин АЛ., Щербинин МБ., Островский В.А Термическое разложение З'-азидотимидина// Журн. Орг. Хим.- 2003.-Т.39, вып.5.-С.744-747.
11.03.04 г. Зак.47-65 РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26
»- 52 78
Введение
1 Литературный обзор:
1.1 Введение
1.2 Жизненный цикл ВИЧ
1.3 Структура 3'-замещенных 2*-дидезокситимидин-5'-трифосфатов
1.4 Основные реагенты синтеза 3' -замещенных производных тимидина
1.4.1 Тимин
1.4.2 1-(/?-0-Рибофуранозил)тимин (риботимидин)
1.4.3 1-(/9-В-2'-дезоксирибофуранозил)тимин (тимидин)
1.5 Методы введения функциональных групп в положение З'-тимидина.
1.5.1 Последовательные превращения тимидина и его производных
1.5.2 Конденсация производных рибофуранозы и производных тимина (построение гликозидной связи)
1.5.3 Синтез производных тимидина, обладающих анти-ВИЧ активностью
1.5.3.1 3'-Азидо-2\3'-дидезокситимидин (АЗТ)
1.5.3.2 2\3'-Дидезокси-2'3'-дидегидротимидин (сЦТ)
2 Обсуждение результатов
2.1 Объекты и методы исследования
2.2 Кинетика азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина различными азидирующими системами и сравнительный анализ скоростей реакции
2.3 Кинетика и механизм азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в ДМФА и смеси ДМФА/1,4-диоксан
2.3.1 Электронное строение 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина
2.3.2 Диметиламмоний азид как нуклеофильный агент
2.3.2.1 Электронное строение диметиламмоний азида
2.3.2.2 Электропроводность диметиламмоний азида
2.4 Определение констант скорости азидирования 5*-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в ДМФА
2.4.1 Определение констант скорости азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в смеси ДМФА/1,4-диоксан при температуре 100°С
2.4.2 • Определение констант скорости азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в смеси ДМФА/1,4-диоксан в диапазоне температур 80-100°С;
2.4.3 Активационные параметры реакции азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном
2.4.4 Гипотеза механизма реакции. Оценка влияния изменения состава растворителя на скорость и механизм азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом.
2.5 Кинетика и механизм азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии 18-краун
2.5.1 Комплекс азид натрия/18-краун-6 как азидирующий агент
2.5.2 Определение констант скорости азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии макроциклического полиэфира 18-краун-6. ';;;
2.5.3 Активационные параметры азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии 18-краун-6 и гипотеза механизма реакции
Актуальность темы Темпы распространения ВИЧ-инфекции позволяют говорить о реальной угрозе мировой пандемии СПИДа. Одним из важнейших факторов сдерживания эпидемии являются синтетические лекарственные средства, главным образом - ингибиторы ферментов ВИЧ. Важнейшую роль в терапии СПИДа играют ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ: 3'-азидотимидин (АЗТ, Тимазид) и его производные (5'-Н-фосфонат АЗТ, Фосфа-зид), а также другие аномальные нуклеозиды - производные тимидина (d4T, Ставудин и др.). Стоимость подобных препаратов на мировом рынке лекарственных средств велика, что ограничивает их доступность. Поэтому актуальной задачей является организация в России производства АЗТ и его аналогов, основанного на оригинальной отечественной технологии. Одной из ключевых стадий химического синтеза 3'-азидотимидина и его аналогов, таких как 3'-тетразол-2-ил-тимидин, является реакция каркасного субстрата — 5'-0-. защищенного-2,3'-ангидротимидина с высокоазотистыми нуклеофилами - солями азотистоводородной кислоты, тетразолидами. Для создания конкурентно-способного производства субстанции АЗТ необходима оптимизация технологических режимов с целью повышения выхода, снижения содержания побочных продуктов, энергозатрат. Это возможно только на базе глубокого понимания механизма подобных реакций, факторов, определяющих реакционную способность и селективность ключевых химических процессов, приводящих к целевым продуктам.
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 01-03-32531), Минобразования РФ (грант № Т02-09.3-3222) и Федеральной целевой программы государственной поддержки интеграции образования и фундаментальной науки «Интеграция» (грант № И0667).
Целью диссертационной работы является формулировка на основе кинетических исследований механизма азидирования 5' -О-бензоил-2,3' -ангидротимидина солями азотистводородной кислоты. Оценка влияния различных факторов: природы азидирующего агента, растворителя, ионизирующих добавок на кинетические и термодинамические параметры процесса азидирова-ния каркасного ангидронуклеозидного субстрата.
Научная новизна Экспериментально определены и сопоставлены между собой скорости реакции 5' -О-бензоил-2,3' -ангидротимидина с различными ази-дирующими системами. Квантово-химическим методом изучено электронное строение 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина. Кондуктометрическим методом изучено состояние диметиламмоний азида в ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном при температурах, близких к температурам проведения исследуемой реакции. Установлены кинетические и термодинамические параметры ази-дирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом в ДМФА и в системе ДМФАЛ,4-диоксан. Обнаружен рост скорости реакции при увеличении объемной доли диоксана в системе. Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой лимитирующая стадия проходит через циклическое переходное состояние, образованное субстратом и нуклеофилом. В этом циклическом переходном состоянии синхронно протекают следующие процессы: атака азид аниона по углеводному кольцу, перенос протона от диметиламмониево-го фрагмента к кислороду ангидросвязи и, как следствие, ее разрыв. Дана оценка влияния растворителя на скорость и механизм реакции азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина диметиламмоний азидом. Впервые установлены кинетические и термодинамические параметры реакции азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина азидом натрия в присутствии макроциклическо-го полиэфира 18-краун-6. Обнаружено увеличение скорости при использовании системы азид натрия/18-краун-6. Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой на лимитирующей стадии происходит бимолекулярное взаимодействие 5*-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с азид-анионом, неосложненное циклическим переходным состоянием.
Практическая значимость Полученные в работе кинетические данные были предоставлены в ФГУП РНЦ «Прикладная химия» для поиска оптимальных условий проведения стадии азидирования 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина при помощи программно-аппаратного комплекса ReactOp. Полученные оптимизированные значения были использованы при разработке технической документации для проектирования опытно-промышленной установки ЗАО «Фармсинтез», введенной в эксплуатацию на площадке опытного завода ФГУП РНЦ «Прикладная химия». Акты внедрения результатов НИР приложены к материалам диссертационной работы.
Апробация Основные положения диссертации доложены и обсуждены на второй международной конференции молодых ученых «Актуальные тенденции в органическом синтезе на пороге новой эры» (С.-Петербург, 1999 г.); молодежной научной школе по органической химии (Екатеринбург, 2000 г.); международной научной конференции «ВИЧ/СПИД и родственные проблемы» (С.Петербург, 2000 г.); XIX Всероссийской школе-симпозиуме молодых ученых по химической кинетике (Москва, 2001 г.); XIII симпозиуме «Современная химическая физика» (Туапсе, 2001 г.); 14-ой Международной конференции по органическому синтезу (IUPAC/ICOS-14) (Кристчарч, Новая Зеландия, 2002 г.).
Публикации По теме диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 8 докладов.
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 23 рисунка, 50 схем. Список литературы включает 211 ссылок
Выводы
1 Экспериментально определены и сопоставлены между собой наблюдаемые константы скорости реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с различными азидирующими системами при 100°С. Выявлено следующее:
- в случае азидирования диметиламмоний азидом использование в качестве растворителя вместо ДМФА бинарных смесей ДМФА/1,4-диоксан (60:40) и ДМФА/диглим (60:40) увеличивает скорость реакции;
- при переходе от диметиламмоний азида к азиду лития скорость реакции . падает.
- Использование макроциклических полиэфиров улучшает растворимость неорганических азидов (UN3, I^aNs) и увеличивает скорость реакции.
2 По данным полуэмпирических квантово-химических расчетов (AMI) на атоме углерода в положении 3' 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина практически отсутствует положительный заряд, порядок связи этого субстрата близок к единице. Это объясняет низкую реакционную способность подобных субстратов по отношению к нуклеофильным реагентам.
3 По данным полуэмпирических квантово-химических расчетов (MNDO и MNDO/M) диметиламмоний азид стабилен в газовой фазе и в среде ДМФА в виде комплекса с водородной связью. В растворах ДМФА и его смесях с 1,4-диоксаном по данным кондуктометрических исследований в условиях реакции реагент существует в ассоциированном виде.
4 Изучена кинетика реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом в ДМФА при Т=95-100°С и его смесях с 1,4-диоксаном (до 50 об.% диоксана) при Т=80-100°С. При увеличении объемной доли диоксана в системе плавно растет скорость реакции. Выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой лимитирующая стадия проходит через циклическое переходное состояние, образованное субстратом и реагентом реакции. В этом циклическом переходном состоянии синхронно протекают следующие процессы: атака азид-аниона по углеводному кольцу, перенос протона от ди-метиламониевого фрагмента к кислороду ангидросвязи и, как следствие, ее разрыв. Неоднозначное влияние растворителя на скорость и механизм реакции связано с эффектами специфической сольватации.
5 Изучена кинетика реакции 5' -О-бензоил-2,3' -ангидротимидина с азидом натрия в присутствии макроциклического полиэфира 18-краун-6 в ДМФА при Т=100-115°С. Обнаружена необычно высокая энергия активации для бимолекулярных реакций. На основании полученных данных выдвинута гипотеза механизма реакции, согласно которой на лимитирующей стадии происходит бимолекулярное взаимодействие 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с азид-анионом, не осложненное циклическим переходным состоянием.
6 На основании полученных в ходе работы данных выдвинуто предположение, что для азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина важную роль играет не столько реакционная способность азидирующего агента, сколько молекулярная организация реагентов за счет донорно-акцепторных и водородных связей в механизме элементарного акта реакции.
2.6 Заключение
В заключение необходимо отметить: реакция 5' -О-бензоил-2,3' -ангидротимидина с солями азотистоводородной кислоты протекает медленно и зависит от многих условий. Повышение нуклеофильности реагента не дает существенного выигрыша в скорости. Для данной реакции важны не только реакционная способность нуклеофила, но и факторы, определяющие разрыв ангидросвязи, и протонирование по атому кислорода. По-видимому, для реакции с подобным субстратом очень важную роль играет молекулярная организация реагентов за счет донорно-акцепторных и водородных связей в механизме элементарного акта. Примером такой организации может служить циклическое переходное состояние лимитирующей стадии реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с диметиламмоний азидом.
Возможно также, что для подобного типа реакций эффективным будет бифункциональный катализ, где в качестве катализатора могут выступать соединения, содержащие подвижный атом водорода (спирты, органические кислоты и амины).
2.7 Некоторые практические следствия
Как уже упоминалось, при проведении стадии азидирования при синтезе АЗТ в производственных условия исключительно важно иметь кинетические параметры, исходя из которых можно найти оптимальные условия для проведения процесса азидирования в промышленных условиях. Кинетические данные, полученные в ходе настоящей работы, были переданы в ФГУП РНЦ «Прикладная химия», где были использованы для поиска оптимальных условий стадии азидирования 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина при помощи программно-аппаратного комплекса ReactOp. Полученные оптимизированные значения были использованы при разработке технической документации для проектирования опытно-промышленной установки синтеза АЗТ ЗАО «Фармсин-тез» введенной в эксплуатацию на площадке опытного завода ФГУП РНЦ «Прикладная химия».
3 Экспериментальная часть
3.1 Приборы
УФ-спектры регистрировали на приборах PERKIN ELMER Lambda 40 и ЛОМО СФ-46 в этаноле или ацетонитриле.
Удельную электропроводность регистрировали с помощью электродного лабораторного кондуктометра ЛК-563М1, укомплектованного гладкими платиновыми электродами УК 02/ L
Оригинальные установки для кондуктометрических и кинетических измерений описаны ниже.
3.2 Методика электрохимических измерений
Измерение удельной электропроводности осуществляли с помощью электродного лабораторного кондуктометра ЛК-563М1, укомплектованного гладкими платиновыми электродами УК 02/1.
Установка состояла из стеклянной ячейки с магнитной мешалкой и рубашкой, через которую с помощью ультратермостата прокачивали теплоноситель - водный раствор этиленгликоля. В отверстия стеклянной ячейки с нормальными шлифами были вставлены обратный холодильник с отводной трубкой, заполненной безводным хлоридом кальция, термометр и электроды (Рис. 3.1, стр. 111).
Постоянную ячейки 1сяч определяли при помощи водных растворов хлористого калия с концентрацией 0.1, 0.02 и 0.01 моль/л по стандартной методике [207]. Величина кяч составила 35.5±1 см"1.
В ячейку калиброванными пипетками помещали 83.0 мл растворителя. Нагревали ее до необходимой температуры и измеряли электропроводность чистого растворителя %0 -Затем калиброванной пипеткой вносили аликвоты хранимого раствора диметиламмоний азида в ДМФА и в системе ДМФ А/1,4-диоксан, приготовленного весовым методом в калиброванном пикнометре на 25 мл.
Концентрации С0 хранимых растворов диметиламмоний азида в растворителе составляли: 0.0148; 0.0404; 0.0791; 0.159; 0.242 моль/л соответственно. После каждого внесения аликвот фиксировали электропроводность данной системы. .,
Из полученных значений удельной электропроводности растворов диметиламмоний азида ДМФА и в системе ДМФА/1,4-диоксан рассчитывали эквивалентную электропроводность азидов Я, (См м2/моль) по известной формуле [207]: л=х/ с, (3.1) вкоторой:
Zi-ZoVk^ (3.2) где^ - экспериментальное значение удельной электропроводности азида в растворителе, См/м; - экспериментальное значение удельной электропроводности чистого растворителя, См/м.
При расчете концентрации азида в ячейке учитывали изменение объема раствора как за счет внесения аликвот хранимого раствора, так и за счет объемного расширения при изменении температуры: ,„ где Va - объем вносимой аликвоты хранимого раствора, мщ ХУа- объем внесенных в ячейку аликвот хранимого раствора, мщ \^=83.0 мл г первоначальный объем растворителя в ячейке; к^ - коэффициент, учитывающий объемное расширение растра при изменении температуры и рассчитываемый следующим образом:
MtW». (3.4) где VT- объем растворителя при 20°С, мщ Var объем растворителя при соответствующей температуре, мл.
Значения плотности д, необходимые для расчета VT при рабочих температурах отсутствуют, поэтому они были вычислены аналитическим путем.
На основании известных из литературы значений д. [208] при низких температурах были выведены зависимости, позволяющие рассчитать р систем ДМФА/1,4-диоксан в следующих соотношениях 100:0, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50 соответственно при рабочих температурах:
100:0 у=-8.960е-4х+0.0658 (3.5)
80:20 у=-9.66е-4х+0.9758 (3.6)
70:30 у=-8.92е-4х+0.981 (3.7)
60:40 у=-9.6е-4х+0.992 (3.8)
50:50 у=-9.514е-4х+0.999 (3.9)
Рассчитанные значения kj приведены ниже (Таблица 3.1, стр. 111). Расчет эквивалентной электропроводности Д, был произведен с помощью программы Microsoft Excel.
Рис. 3.1 Установка для измерения электропроводности
1. Азбука СПИДа/ Под. ред. М. Адлера.- М.: Мир, 1991.- 69 с.
2. Пути поиска лекарственных средств против СПИД/ А.А.Краевский, Р.Ш.Бибилашвили, М.К.Куханова, Ю.Е.Райфельд// Молек. биол.- 1988.- Т. 22; №11.- С. 1289-1302.
3. Newmark P. Human and monkey virus type 111 Nature.- 1987,- Vol. 327.-P. 458.
4. De Clercq E. Chemotherapeutic approaches to the treatment of the acquired immune deficiency syndrome (AIDS)// J. Med. Chem- 1986.- Vol. 29; № 9.- P. 15911598.
5. Gopinath L Drug cocktails fight HIV// Chemistry in Britain.- 1997; № 7.-P. 38-41.
6. Островский B.A., Малин A.A. Лекарственные средства против ВИЧ/СПИД// Русский журнал ВИЧ/СПИД и родственные проблемы.-1998.- Т.2; №1 .С. 61-67
7. Krayevsky А.А., Watanabe К. A. Modified Nucleosides as Anti-Aids Drugs: Current Status and Perspectives.- M.: Bioinform, 1993. -210 p.
8. Barnes D.M. Strategies for an AIDS Vaccine// Science.- 1986.- Vol. 233.-P. 1149-1152.11 .De Clercq E. Chemotherapeutic approaches to the treatment of the acquired immune deficiency syndrome (AIDS)// J. Med. Chem.- 1986.- Vol. 29; № 9.- P. 1591-1598.
9. Herdewijn P. Dideoxynucleoside analogues as inhibitors of the replications of human immunodeficiency virus (HIV).- Leuven: University Press, 1989.- 172 p.
10. Краевский А.А. Пути поиска ингибиторов репродукции HIV среди нуклеотидов// Молек. биол.- 1994.- Т.28; вып. 6.- С.1245-1257.
11. Галло Р.Вирус синдрома приобретенного иммунного дефицита// В мире науки.- 1987.- № 3.- С. 27-37.
12. Periugaud С., Gosselin G., Imbach J.-L. Nucleoside analogues as chemo-therapeutic agent a review/7 Nucleosides and Nucleotides.- 1992. Vol.11; № 2-4. P. 903-945
13. Ингибирование репродукции вируса иммунодефицита человека в культуре клеток 5'-фосфонатами 3'-азидо-2\3'-дидезоксинуклеозидов / Н.Б. Тарусова, А.А. Хорлин, А.А.Краевский и др.// Молек. биол.- 1989.- Т. 23; Вып.6.- С. 1716-1724.
14. Преображенская М.Н. Перспективы поиска препаратов, подавляющих развитие вируса иммунодефицита человека среди природных и полусинтетических антибиотиков/УБиоорган. химия,- 1989.-Т.15; №11 -С. 1445-1461.
15. Atkinson M.R., Deutsher М.Р., Kornberg A. Enzymic synthesis of deoxyribonucleic acid. XXXIV. Termination of chain growth by a 2',3-dideoxyribonucleotide// Biochemistry.- 1969.- Vol. 8; №12- P. 4897-4904.
16. Sanger F., Nicklen S., Coulson A. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors// Proc. Natl.Acad. Sci. 1977. Vol. 74; № 12 - P. 5463-5467.
17. Fischer E.E., Roeder J. Synthese des Uracils, Thymins and Phenyluracils// Chem. Ber.- 1901.- Bd 34; H.3.- S. 3751-3763.
18. A.C. 197598 СССР, МКИ 7/01 Способ получения тимина/Обольникова Е.А., Волкова О.И., Давыдова JI.П., Самохвалова Г.И. № 316003/04; Заявл. 21.11.60, Опубл. 30.08.66.
19. Пат. 185402 ВНР, МКИ C07D239/55. Способ получения 5-алкилурацилов/ Otvos Laszlo, Kruppa Gabor- № 3166/80; Заявл. 31.12.80, Опубл. 10.08.87.
20. Pat. 222591 Germany, Int CI C07D322/12. The methods of synthesis me-thyluracil/ D. Jonshon, D. Berry.- № 8600545; Заявл. 20.08.84; Опубл. 10.02.85.- 7 P
21. Губен-Вейль. Методы органической химии. Методы анализа.- М.: Гос-химиздат, 1963.- 428 с.
22. Roberts N., Vesser A. Uridine and cytidine derivatives// J. Am. Chem. Soc.-1952.- Vol. 74; №3.- P. 668-669.2e.Farkas J., Kaplan L., Fox J. Nucleosides. XX. 1-ar-D-Ribofuranosyl-thymine// J. Org. Chem.- 1964.- Vol; 29; №6- P. 1469-1471.
23. Лукевиц Э.Я., Заболоцкая A.E. Силильный метод синтеза нуклеозидов.-Рига.: Зинатне, 1985.- 15с.
24. Березовский В.М. Химия витаминов.- М.: Пищ. пром.- 1973.- 370 с.
25. J ones S.S., Reese С.В., Ubasawa A. A. A convenient synthesis of 5-methyluridine from uridine// Synthesis.- 1982.- № 4.- P. 259-260.
26. Использование бактериальных нуклеозидфосфорилаз в синтезе тимидина/ А.И. Зинченко, С.Б. Бокуть, В.Н. Барай, И.А. Михайлопуло// Доклады АН БССР.- 1989.- Т.ЗЗ; № 4.- С.373-375.
27. ЪЪ-Hojfer М. Synthesis of l-chloro-2-deoxy-3,5-di-0-p-toluyl-D-erythro-pentofuranose and thymidine// Chem. Ber.- I960.- Bd 93; H. 12.- S. 2777-2784.
28. Кочетков H.K., Бочков А.Ф., Дмитриев Б.А. Химия углеводов. М.: Химия, 1967.-627 с.
29. Jomasy J. A futher simplified Hardegger method for the synthesis of 2-deoxy-D-ribose//Acta chim. acad. sci. Hung.- 1971.- Vol.70; № 3.- P. 263-266.
30. Holy A. Preparation of 2'-deoxy-L-ribonucleosides of the pyrimidine series// Collec. Czech. Chem. Commun.-1972.- Vol. 37; № 12.- P. 4072-4074.
31. Schinazi R., Chen M., Prusoff W. Antiviral and antineoplastic activities of pyrimidine arabinosyilnucleosides and their 5'-aminoderivatives// J. Med. Chem.-1979.- Vol. 22; № 10.- P. 1273-1277.
32. Marumoto R., Honjo M. One-step halogenation at the 2'-position of the uridine and related reactions of citidine and N4-acetylcytidine// Chem. Pharm. Bull.-1974.- Vol. 22; № 1.- P. 128-134.
33. Михайлов C.H., Падюкова Н.Ш., Панов К.И. Удобный метод синтеза 5'-метил-2'-дезоксиуридинов// Хим. гетероцикл. соед.-1989 № 2.- С. 246-248.
34. Drasar P., Hein L, Beranek J. 2',3-O-Carbonyl derivatives of uridine and 6-azauridine. Synthesis of 2'-deoxyuridine, 2'-deoxy-6-azauridine and 2'-deoxy-6-azacytidine// Coll. Czech. Chem. Commun.- 1976.- Vol. 41; №7.- P. 2110-2123.
35. Hanessan S., Liak Т., Vonasse В. Facile cleavage of benzyl by catalytic transfer hydrogenation// Synthesis.- 1981.- № 5.- P. 396-398.
36. AA.Koster H., Sinha N. Dialkyl aluminium chloride: a reagent for removal of trityl group from trityl ethers of deoxynucleosides, deoxynucleotides and olygode-oxynucleotides// Tetrahedron Lett.- 1982.- Vol. 23.- P. 2641-2644.
37. Nucleoside XXIII. Synthesis of protected 2'-deoxyribonucleoside-3'-phosphotriesters containing the p-Nitrophenyl phosphate blocking group / R. Chara-bala, E. Uhlmann, A. Beiter, W. Pflieder// Synthesis.-1984.-№ 11.-P. 965-968.
38. Leonard N., Neelima S. l,l,l,3,3,3-hexafluoro-2-propanol foT the removal of the 4,4'-dimethoxytrityl protecting group from the 5*-hydroxyl of acid-sensitive nucleosides and nucleotides// Tetrahedron Lett.- 1995.- Vol. 36.- P. 7833-7836.
39. Al.Leikauf Е., Barnekow F., Koster H. Heterobifunctional trityl derivatives as linking reagents for the recovery of nucleic acid after labeling and imunobilization // Tetrahedron.- 1995.- Vol. 51; №11.- P. 3793-3794.
40. Nucleotide synthesis. I. Derivatives of thymidine containing p-nitrophenyl phospate groups/ R. Glinski, A. Ash, C. Stevens et al.// J. Org. Chem.- 1971.- Vol. 36; №2- P. 245-253.
41. Hampton A., Chawla R., Kappler F. Species- or isozyme-specific enzyme inhibitors. 5. Differential effects of thymidine substitutions on affinity for rat-thymidine kinase isozymes// J. Med. Chem.- 1982.- Vol. 25; №4- P. 644-649.
42. Bergstrem D., Romo E., Shum P. Fluorine substituted analogues of nucleosides and nucleotides// Nucleosides & Nucleotides.- 1987.- Vol. 6; № 1-2.- P. 53-63.
43. Synthesis of 3'-cyano-3'-deoxy-pentofuranosylthymine nucleosides/ A. Calvo-Mateo, M.-J. Camarasa, A. Diaz-Ortiz, F. De las Heras// Tetrahedron.- 1988.-Vol. 44; №12.- P. 4895-4899.
44. Synthesis and antiviral activity of 3'-суano3'-deoxynucleosides/ M.-J. Camarasa, A. Diaz-Ortiz, A. Calvo-Mateo et. al7/ J. Med. Chem.- 1989.- Vol. 32; №8.- P. 1732-1738.
45. Serafinovski P., Barnes C. New method for the preparation of 3'- and 2'-phosphoramidites of 2*- and З'-difluoromethylenuridine// Tetrahedron.- 1996.- Vol. 52; №23.- P. 7929-7938.
46. Horwitz J., Chua J., Noel M. Nucleosedes V. The monomesylates of l-(2'-deoxy-£lyxofuranosyl)thymine// J. Org. Chem.-1964. Vol. 29; №7. P. 2076-2078.
47. The formation of 2',3'-unsaturated pyrimidine nucleosides via a novel fi-elimination reaction/ Horwitz J., Chua J., Da Rooge M. et al// J. Org. Chem.- 1966.-Vol. 31; №1.- P. 205-209.
48. A.Kumar P., Weibe L. Synthesis of novel fluorinated 2\3'-dideoxy-nucleosides// Nucleosides & Nucleotides.- 1992.- Vol. 11; № 2-4.- P. 401-416.
49. Parkes K, Taylor K. A short synthesis of S'-cyano-S'-deoxythymidine// Tetrahedron Lett.- 1988.- Vol. 29; №24.- P. 2995-2996.
50. Bankston D. A short synthesis of 5'-0-trityl-protected threo- and erythro-3'-cyano-3'-deoxythymidine epimers using free-radical chemistry// J. Het. Chem.-1992.- Vol. 29; №6.- P. 1405-1407.
51. Kofoed Т., Pedersen E. Oligonucleotides with extended 3'- and 5'-homologous internucleotide linkages// Acta. Chem. Scand.- 1997.- Vol. 51; №3.- P. 318-324.
52. Petersen G., Wengel J. Synthesis of thymidine dimers containing piperazine in the internucleoside linkage and their incorporation into oligonucleotides// Tetrahedron.- 1995.- Vol. 51; №7.- P. 2145-2154.
53. Sterzycki R., MansuriM., Brankovan V. 1 -(2,3-dideoxy-/?-D-ribofuranosil)-thymin (FDDT). Improved preparation and evaluation as a potential anti-AIDS agent// Nucleosides & Nucleotides.- 1989.- Vol. 8, № 5-6.- P. 1115-1120.
54. Beconarn S., Czernecki S., Marc-Valery J. Radical mediated synthesis of 3' or-C-alleny 1-2' ,3' -dideoxythymidine as a non-polar analogue of AZT// Tetrahedron Lett.- 1995.- Vol. 36; №6.- P. 873-877.
55. Nucleosides. III. 1 -(2'-Deoxy-3' ,5' -ероху-Д D-threo-pentofuranosy 1)-thymine / J. Horwitz., J. Chua., J. Urbanski, M. Noel// J. Org. Chem.- 1963.- Vol. 28; №4.- P. 942-944.
56. Huang J. A novel synthesis of 3'-deoxy-3'-nitrothymidine via nucleophilic substitution with nitrile anion// J. Het. Chem.- 1995.- Vol. 32; № 2.- P. 691-696.
57. Lin Т., Prusoff W. Synthesis and biological activity of several amino analogues of thymidine//J. Med. Chem.- 1978.- Vol. 21; №1.- P. 109-112.
58. Synthesis, antiretrovirus effect, and phosphrylation kinetics of 3'-isocyano-З'-deoxythymidine and 3'-isocyano-2,'3'-dideoxyuridine/ J. Hiebl, E. Zbiral, J. Bal-zarini, E. De Clercq// J. Med. Chem.- 1990.- Vol. 33; №4.- P. 845-848.
59. Habich D. Synthesis of 3'-(5-amino-l,2,3,4-tetrazol-l-yl)-3'-desoxythymi-dines// Synthesis.- 1992.- № 4.- P. 358-360.
60. SO.Miller N., Fox J. Nucleosides. XXI. Synthesis of some 3'-subtitution 2,3'-dideoxyribonucleosides of thymine and 5-methylcytosine// J. Org. Chem.- 1964.-Vol. 29; №7.- P. 1772-1776.
61. Antineoplastic activity of 3'-(chloroethyl)nitrosourea analogues of 2'-deoxyuridine and 2'-deoxy-5-fluorouridine/ T. Lin, W. Brubaker, Zi. Wang et al.// J. Med. Chem.- 1986.- Vol. 29; № 5.- P. 862-865.
62. Synthesis of thymidine analogues with a cyanoimido substituent/ P. Wiger-inck, A. Van Aerschot, L. Kerremans et al.// Nucleosides and Nucleotides.- 1991.-Vol. 10; №1-3.- P. 583-584.
63. Synthesis and antiviral evaluation of 3'-substituted thymidine analogues derived from 3'-amino-3'-deoxythymidine/ C.Pannecouque, R.Busson, J.Balzarini et al.// Tetrahedron.- 1995.- Vol. 51; №18- P. 5369-5380.
64. Converso A., Silciliano C., Sindona GJl Targets in heterocyclic systems. Chemistry and properties.- 1998.- Vol. 2.- P. 17-57.
65. Синтез 3'-(4-фторфенилтетразол-2-ил)-2',3'-дидезокситимидина / В.В.Филичев, А.А.Малин, М.В.Ясько и др.// Журн. Орг. Хим.- 1998.- Т. 34; вып. 3.- С.177-180.
66. Пат. 2063975 Россия, 6 С07Н19/073. Способ получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина/ С.Г. Гулевский, В.А. Островский, B.C. Поплавский и др. -№ 93048356/04; Заявл. 14.10.93; Опубл. 20.07.96.- 4 с.
67. Малиновский М.С. Окиси олефинов и их производные. -М.: Госхимиз-дат, 1961.- 553с.
68. Novel nucleoside analogues via direkt attack of carbon nucleophiles on nucleosides containing ероху-sugars/ A. Mete., J. Hobbs., D. Scopes., R. Newton// Tetrahedron Lett.- Vol. 26; №1.- P.97-100.
69. Bazin М., Chattopadhyaya J. Preparation of 9-/?-D-(3'-deoxy-3'-(R)-C-methyl ribofuranosyl-adenine and З'-C-methyl analogue of cordycepin// Chem. Scrip.- 1986.- Vol. 26.- P.13-15.
70. Synthesis and anti-HIV activity of 3'-cyano-2\3'-dideoxythymidine and 3'-cyano-2',3'-didehydro-2',3'-dideoxythymidine/ A.Matsuda, M.Satoh, H.Nakoshina et al.// Heterocycles.- 1988,- Vol. 27; №12.- P. 2545-2548.
71. Svansson L, Kvarnstrom /. Synthesis of 2',3'-dideoxy-3'-C-hydroxymethyl nucleosides as potential inhibitors of; HIV// J. Org. Chem.- 1991.-Vol. 56; №9.- P. 2993-2997.
72. Pudlo J., Townsend L The synthesis of novel carbohydrates amenable to the synthesis of 2,3'-dideoxy-3'-branched nucleosides // Nucleosides and Nucleotides.- 1992.- Vol. 11; №2-4.-P. 279-293.
73. Deoxyoligonucleotides containing 2',5'-acetal linkages: synthesis and hybridization properties/ J.Pudlo, X.Cao, S.Swaminathan, M.Mattencci// Tetrahedron Lett.- 1994.- Vol. 35; №50- P. 9315-9319.
74. Mikhailopulo I. Synthesis of 2',3'-dideoxy-3'-fluorothymidine using individual anomers of 1,5-di-0-benzoyl-2,3-dideoxy-3-fluoro-D-erythro-pentofuranose as glycosylating agents/ Synthesis.- 1993.- № 7.- P. 700-705.
75. Sujino K., Suginura H. Stereocontrolled synthesis of 3'-isomeric-|3-nucleoside by intramolecular glycosylation// J. Chem. Soc. Chem. Commun.- 1994.-№ 22.-P. 2541-2544.
76. Einfacher Weg zu З'-deoxy-or-L- und 3'-deoxy-/?-D-apinonucleosiden/ F.Hammelschimdt, E.Ohler, J.Polster// Liebigs Annalen.- 1995.- № 3.- S.559-565.
77. Synthesis of homo-N-nucleosides, a series of C'j branched-chain nucleosides/ N.Hossain, N.Blaton, O.Peeters// Tetrahedron.- 1996.- Vol. 52; №15.- P.5563-5578.
78. Einfacher Weg zu З'-deoxy-or-L- und 3'-deoxy-/?-D-apinonucleosiden/ F.Hammelschimdt, E.Ohler, J.Polster// Liebigs Annalen.- 1995.- № 3.- S.565-571.
79. Sujino K., Yoshida Т., Suginura H. Facile synthesis of 2',3*-unsaturated nucleosides from 2-deoxyribose// Tetrahedron Lett.- 1996.- Vol. 37; №- P, 61336136.
80. Tornieporth-Oetting /., Klapotke T. Covalent inorganic azides// Angew. Chem. Int. Ed. Engl.- 1995.- Vol. 34.- P.511-515.
81. Аминонуклеозиды и их производные. XI. Синтез З'-амино^'З'-дидезоксинуклеозид-5'-трифосфатов/ В.Е.Зайцева, Н.Б.Дяткина, А.А.Краевский и др.// Биоорган, хим.- 1984.- Т. 10; № 5.- С.670-680.
82. Davis L Synthesis of 5*-O-aminothymidine and 5'-deoxy-5'-hydrazino-thymidine, novel nucleosides derivatives// Nucleosides and Nucleotides.- 1985.- Vol. 4; № 3.- P.395-400.
83. Кочетков H.K. Органическая химия нуклеиновых кислот.- М.: Химия, 1970.-251с.
84. Synthesis and biological activity of З'-azido- and 3'-aminosubstituted nucleoside analogs/ L.Colla, P.Herdewijn, E. de Clercq et al.// Eur. J. Med. Chem.-Chim. Ther.- 1985.- Vol. 20; № 4.- P.295-301.
85. Pat. 2626001 France, Int. CI C07D405/04. Procede de synthese de Fazido-3'-deoxy-3'-thymidine et analogues/ S. Czernecki, J.-M. Valery, G. Ville.- № 8800553; Заявл. 19.01.88; Опубл. 21.07.89.- 8 p.
86. Pat. 3705794 FRG, Int. CI C07H23/00. Verfahren zur Herstellung von 1-(3-Azido-2,3-dideoxy-/^D-erythropentofuranosyl)pyrimidinen sowie neue Zwischen-produkte/ Y. Hayauchi, O. Lockhoff.- № 3705794.4; Заявл. 24.02.87; Опубл. 01.09.88.- 13 p.
87. Nucleotide synthesis. IV. Phosphorylated 3' -amino-3' -deoxythymidine and 5'-amino-5'-deoxythymidine and derivatives/ R. Glinski, M. Sami Khan, R. Kalamas, M. Sporn// J. Org. Chem- 1973.- Vol. 38; №25- P.4299-4305.
88. Kowollick G., Gaertner K., Langen P. Eine Einfache methode zur direk-ten Darstellung von О -С -cyclo-2'-deoxy-nucleosiden// Tetrahedron Lett.- 1969.-Vol. 10.- P. 3863-3865.
89. Janazawa M., Eckstein F. Synthesis of 3'-azido-2',3'-dideoxyribofuranosylpurines// J. Org. Chem.- 1978.- Vol. 43; №15- P. 3044-3048.
90. Одностадийный метод синтеза пиримидиновых 2'-дезокси-5'-0-тритил-2,3'-ангидронуклеозидов/ Г.В.Зайцева, Е.В.Ваакс, В.И.Пашенник и др. / Журн. Общ. Химии.- 1988.- Т. 24; вып. 12.- С. 2629-2630.
91. Preparation of 2,3'-anhydropyrimidine nucleosides using N,N-diethylaminosulfur trifluoride (DAST)/ K.Aggei-Aye, H. van Shijia, A.Hebber, D.Baker// Nucleosides & Nucleotides.- 1989.- Vol. 8; № 3.- P. 327-337.
92. Yamamoto I., Sekine M., Hata Т. One-step synthesis of azido-nucleosides// J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1.- 1980.- №1.- P. 306-310.
93. Synthesis of 5'-0-benzyl- and 5'-0-benzyloxybenzyl-3'-azido-2',3'-dideoxyuridine and their analogues as potential anti-AIDS agents/ B.-C. Pan, Z.-Y. Weng, Z.-H. Chen et al.// J. Het. Chem.- 1990.- Vol. 27; № 2.- P.1569-1574.
94. Новые ингибиторы биосинтеза ДНК и РНК in vitro и in vivo/ Р.Ш.Бибилашвили, З.Г.Чиджавадзе, А.А.Краевский и др.// Биополимеры и клетка.- 1985.- Т. 1; вып. 6.- С. 293-307.
95. Дяткина Н.Б., Краевский А.А., Ажаев А.В. Аминонуклеозиды и их производные. XIV. Общий метод синтеза 3'-азидо-2',3'-дидезоксинуклеозидов// Биоорган, хим.- 1986.- Т. 12; № 8.- С. 1048-1053.
96. An efficient total synthesis of 3'-azido-3'-deoxythymidine (AZT) and 3'azido-2',3'-dideoxyuridine (AZDDU, CS-87) from D-mannitol/ C.Chu, J.Beach, G.Ullas, V.Kosugi// Tetrahedron Lett.- 1988.- Vol. 29; № 42.- P. 5349-5352.
97. Preparation de la 3'-azido-3'-desoxythymidine (AZT) a partir du D-xylose/ R.Benhaddon, S.Czernecki, J.-M.Valery, V.Bellosta// Bull. Soc. Chim. Fr.-1991.- Vol. 127; №1.-P. 108-111.
98. Chen. У., Bauman J., Chu. C. Practical synthesis of AZT and AZDU from xylose: efficient deoxygenetion via nucleoside 2'-xanthanes// Nucleosides & Nucleotides.- 1992.- Vol. 11; № 2-4.- P. 693-705.
99. Synthesis of L-3'-azido-3*-deoxythymidine and its stereo-isomers// J.Wengel, J.Lau, E.Pedersen, C.Nielsen// J. Org. Chem.- 1991.- Vol. 56; № 11.- P. 3591-3594.
100. Joshi ВReese С. Action of nucleophiles on 2,3'-anhydrothymidine: side-reactions involving the possible intermediacy of 2,5'-anhydro-l-(2-deoxy-(3-Dthreo-pentofuranosyl)thymine// Tetrahedron Lett.- 1992.- Vol. 33; №19.- P. 23712374.
101. Luzzio, F.A., Menes, M.E. A Facile Route to Pyrimidine-Based Nucleoside Olefins: Application to the Synthesis of d4T (Stavudine)// J. Org. Chem.- 1994.-Vol. 59; №24. P. 7267-7272.
102. Березовская Ю.В. Синтез биологически активных аналогов тимидина и их химическая модификация: Автореф.дис. канд.хим.наук.-СПб.,2003.-22с.
103. Малин А.А., Островский В.А. Синтез производных тимидина как потенциальных лекарственных средств против ВИЧ/СПИДа// Журн. Орг. Хим.-2001.- Т.37; вып.6.- С.807-828.
104. Pathak Т. Azidonukleosides: Synthesis, reaction, and biological properties// Chem. Rev.- 2002.- Vol. 102.- P.1623-1667
105. Czernecki S., Valery J.-M. An Efficient synthesis of 3'-azido-3'-deoxythymidine (AZT)// Synthesis.- 1991.- № 3.- P.239-240.
106. Czernecki S., Diguarther Le. Т., Valery J.-M. Synthesis and anti-HIV-1 activity of base modified analogues of 3'-azido-2',3'-dideoxythymidine (AZT)// Nucleosides & Nucleotides.- 1993.- Vol. 12, № 3-4.- P.369-380.
107. Kirschenheuter P., Zhai Y., Pieken A. An improved synthesis of 2'-azido-2'-deoxyuridine// Tetrahedron Lett.- 1994.- Vol. 35.- P. 8517-8520.
108. Островский В.А., Малин А.А. Некоторые проблемы отечественной технологии АЗТ// Русский журнал ВИЧ/СПИД и родственные проблемы.-1997.- Т.1; № 1.- С. 47-51.
109. Пат. 2263775 Россия, 6 С07Н19/073. Способ получения 3'-азидо-2',3'-дидезокситимидина/ В.А.Островский, В.С.Поплавский и др. № 93048356/04; Заявл. 23.06.1997; 7 с.
110. Энтелис С.Г., Тигер Р.П. Кинетика реакций в жидкой фазе. Количественный учет влияния среды.- М.: Химия, 1973.- 416 с.
111. Хираока М. Краун-соединения. Свойства и применения / Пер. с англ.-М.: Мир, 1986.- 365 с.
112. Бернштейн И.Я., Каминский Ю.Л. Спектрофотометрический анализ в органической химии.- JL: Химия, 1986.- 155 с.
113. Спиридонов В.П., Лопаткин А.А. Математическая обработка физико-химических данных. -М: Изд-во МГУ, 1970.- 224 с.
114. Райхардт К Растворители и эффекты среды в органической химии. М.: Мир, 1991.-765 с.
115. Тетразолы. 21. Взаимодействие бензонитрила с солями азотистово-дородной кислоты/ И.Е. Титова, B.C. Поплавский, Г.И. Колдобский и др. // Хим. гетероцикл. соед.- 1986.- № 8.- С. 1086-1089.
116. Тетразолы. XXII. Кинетика реакции триэтиламмониевой соли 5-фенилтетразола с метилвинилкетоном/ И.Е. Титова, B.C. Поплавский, В.А. Островский и др.// Журн. Общ. Химии.- 1987.- Т. 23; вып. 5.- С. 1082-1087.
117. Тетразолы. 31. Кинетика реакции нитрилов с алкиламмоний азидами. Образование 5-замещенных тетразолов/ В.А.Островский, В.С.Поплавский, Г.И.Колдобский, Г.Б.Ерусалимский// Хим. Гетероцикл. Соед.- 1992.- № 9.- С. 1214-1217.
118. Белецкая И.П., Соловьянов А.А. Ионы и ионные пары в органической химии// ЖВХО им. Д.И. Менделеева.- 1977.- Т.22; № 3.- С. 286-300.
119. Dewar M.J., Thiel W. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and parameters// J. Am. Chem. Soc.- 1977.- Vol. 99.- P. 4899-4907.
120. Войтюк А.А, Близнюк А.А. Квантово-химическое изучение ион-молекулярных комплексов с водородными связями// Журн. Структурн. Химии.-1992.-Т. 33; №6.-С. 157-183.
121. Близнюк A.A.t Войтюк А.А. Исследование комплексов с водородными связями методом MNDO/M// Журн. Структурн. Химии.- 1988,- Т. 29; № 1.-С. 31-37.
122. Бурштейн К.Я. Псевдоконтинуальная модель точечных диполей для учета сольватации в квантово-химических расчетах// Журн. Структурн. Химии.- 1987.- Т. 28; № 1.- С. 3-9.
123. Гордон А., Форд Р. Спутник химика.- М.: Мир, 1976.- 415 с.
124. Ионы и ионные пары в органических реакциях/ Под ред. М.Шварца. М. Мир,-1975.-424с.
125. Сафонова Л.П., Колкер A.M. Кондуктометрия растворов электролитов// Усп. Химии.-1992.- Т. 61; вып. 9.- С. 1748-1775
126. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов.- М: Химия, 1976.- 488 с.
127. Центовсшй В.М., Центовская B.C. Алгорит решения уравнений электропроводности растворов электролитов на ЦВМ// Электрохимия.- 1972.Т. 8, вып. 11.- С. 1636-i638
128. Беккер Г. Введение в электронную теорию органических реакций.-М.: Мир, 1977. -416 с.
129. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кине-тика-М: Химия, 2000.- 569 с.
130. Пальм В.А. Основы количественной теории органических реакций.-Л.: Химия, Л.0,1967.- 358 с.
131. Хоффман В. Механизмы химических реакций.- М: Химия, 1979.304 с.
132. Механизмы реакций 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами. I. Кинетика азидирования диметиламмоний азидом в ДМФА/ А.А.Малин, М.Б.Щербинин, В.С.Поплавский и др.// Журн. Орг. Хим.- 1997.-Т.ЗЗ, вып.4.- С. 607-611.
133. Литвиненко JI.M., Олейник Н.В. Механизмы действий органических катализаторов. Основной и нуклеофильный катализ Киев: Наук. Думка, 1984.- 264 с.
134. Литвиненко Л.М., Олейник Н.В. Бифункциональный катализ// Усп. хим.- 1978.- Т 47; №5- С.777-803.
135. Молекулярная организация реагентов в кинетике и катализе жидкофазных реакций. III. Катализ карбоновыми кислотами реакций образования уретанов и мочевин/ П.А.Берлин, М.А.Левина, Ю.Н.Чирикова и др.// Кинетика и катализ.- 1993.- Т.34; №4.- С. 640-644.
136. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики-М.: Высш. школа, 1974 259 с
137. Verneyden J.P.H., Wagner D., Moffatt J.G. Synthesis of some Pyrimidine 2'-amino-2'-deoxnucleosides// J.Org.Chem.- 1971.- Vol.36; №2.- P. 250254
138. Base-Pairing systems related to TNA: or-threofuranosyl oligonucleotides containing phosphoramidate linkages/ X.Wu, S.Guntha, M.Ferencic et al.// J. Org. Lett.- 2002.- Vol.4; № 8.- P. 1279-1282
139. Гурская Г.В. Пространственная структура модифицированных нуклеозидов и ее связь с биологической активностью: Дис. док. хим. наук.-М., 1995.-212 с.
140. Eur. Pat. 0199451, Int. CI С07Н19/073. Therapeutic nucleosides / J.L.Rideout, O.Lockhoff.- № 86301896.6; Заявл. 14.03.86; Опубл. 29.10.86.- 13 p.
141. Малин А.А. Некоторые закономерности образования и свойства 3'-азидотимидина (АЗТ) и его З'-тетразольных аналогов: Дис. канд.хим.наук.-Спб., 1998.-168 с.
142. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ.- М.: Машиностроение, 1975.- 456 с.
143. Григорьев И.П. Краун-соединения в органическом синтезе Киев: Наук. Думка, 1994 - 344 с.
144. Химия комплексов «гость-хозяин». Синтез, структуры и применения.: Пер. с англ./Под ред. Ф.Фегтле и Э.Вебера. М.: Мир, 1988.- 511 с.
145. Thermodynamic and kinetic data for cation-macrocycle interaction/ R.Izalt, J.Bradshaw, St.Nielsen et al.// Chem. Rev.- 1985.- Vol. 85.- P. 271-339.
146. Izalt R., Pawlak K., Bradshaw J. Thermodynamic and kinetic data for macrocycle interaction with cations and anions// Chem. Rev.- 1991.- Vol. 91.- P. 1721-2085.
147. Izalt R., Pawlak K., Bradshaw J. Thermodynamic and kinetic data for macrocycle interaction with cations, anions, neutral molecules//Chem. Rev.- 1995.-Vol. 95.- P. 2529-2586.
148. Lin Jy, Popov A.I. Nuclear magnetic resonance studies of some sodium ion complexes with crown ethers and 2.cryptands in various solvents// J.Am.Chem.Soc.-1981.- Vol. 103; № 13.- P. 3773-3777.
149. Takeda Ya. A conductance study of alkali metal ion-18-crown-6 complexes in N,N-dimethelformamide//Bull. Chem. Soc. Jpn.- 1981.- Vol.54; №10.-P.3133-3136.
150. Boss R.D., Popov A.L A competitive NMR for measurement of metal ion-macrocyclic polyether complexation constants in solutions// Inorg. Chem.- 1985.-Vol.24; № 22.- P. 3660-3664.
151. Complexation thermodynamics of crown ethers. Part 3. 12-Crown-4 to 36-crown-12: from rigid to flexible ligand/ Y.Inoue, Yu Liu, L.-H.Tong et al7/J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2.- 1993.- P. 1947-1950.
152. Mechanism of complexation of crown ethers as a function of alkali ions and the rigidity of the ligands/ W.Wallace, C.Chen, E.M.Ering, S.Petrucci// J.Phys.Chem.- 1985.- Vol.89; № 8.- P. 1357-1366.
153. General Atomic and Molecular Electronic Structure System/M.W.Schmidt, K.K.Baldridge, J.A.Boatzm et alV/ J. Comput. Chem.- 1993.-Vol. 14.- P. 1347-1363.
154. More M.B., Ray D., Armentrout P.B. Intrinic affinities of alkali cations for 15-crown and 18-crown-6: bond dissociation energies of gas-phase M+-crown ether complexes//J.Am.Chem.Soc.- 1999.-Vol. 121; №2.- P. 417-423.
155. Ефимова И.В., Опейда А.И. Кондуктометрическое изучение кинетики взаимодействия калийсупероксида с 18-краун-6 в диметилсульфоксиде// Журн. Общ. Хим.- 2000.- Т.70; вып. 2.- С. 286-290.
156. Шаталов А.Я., Маршаков И.К. Практикум по физической химии. -М.: Выс. шк., 1968.- 224 с.
157. Изучение кинетики нуклеофильного замещения атома галогена в молекуле 1,7-дихлор-2,4,6-триш1тро-2,4,6-триазагептана/И.В.Крауклиш, Б.С.Старостин, В.В.Синев, ИВ.Целинский// Журн. Орг. Хим.- 1981.- Т.17; вып.4.- С. 690694.
158. Бургер К. Сольватация, ионные реакции и комплексообразование в неводных средах: Пер.с англ.- М.: Мир, 1984.- 256 с.
159. Кинетика реакций нитрилов с алкиламмонийазидами. Образование 5-замещенных тетразолов/В.А.Островский, В.С.Поплавский, Г.И.Колдобский, Г.Б.Ерусалимский// Химия Гетероцикл. Соед.- 1992. -№9.- С. 1214-1217
160. Energetic materials/ Eds. H.D.Fair, R.F.Walker.- N.-Y.-L., 1977.- 382p.
161. Основное содержание работы изложено в следующихпубликациях
162. Корчевская Е.В., Малин А.А., Щербинин М.Б., Островский В.А. Механизм реакции 5'-О-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами И. Кинетика азидирования диметиламмоний азидом в системе ДМФА-1,4-диоксан // Журн. Орг. Хим.- 2000.-Т.36, вып.9.-С. 1407-1410.
163. Малин А.А., Корчевская Е.В., Щербинин М.Б., Островский В.А. Механизм реакции 5'-0-бензоил-2,3'-ангидротимидина с нуклеофилами III. Кинетика взаимодействия с триэтиламмоний тетразолидом в ДМФА // Журн. Орг. Хим.- 2001.-Т.37, вып.12.-С.1848-1851.
164. Неделко В.В, Корчевская Е.В., Малин А.А. Кинетика термораспада 3'-азидотимидина (АЗТ) // Тез. докл. XX Всероссийской школы-симпозиума молодых ученых по химической кинетике, 11-15 марта, 2002г.- Москва. -2002 — С.68.
165. Неделко В В, Корсунский Б.Л., Чуканов Н.В., Ларикова Т.С., Корчевская Е.В., Малин А.А., Щербинин М.Б., Островский В.А Термическое разложение З'-азидотимидина // Журн. Орг. Хим.- 2003.-Т.39, вып.5.-С.744-747.
166. Спасибо моим родителям за любовь, терпение, постоянную моральную и материальную поддержку и веру в мои силы.
