Новые дисахаридные блоки, подходы к предшественникам агликона OSW-1 и синтез конъюгатов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

Хасанова Лидия Семеновна

НОВЫЕ ДИСАХАРИДНЫЕ БЛОКИ, ПОДХОДЫ К ПРЕДШЕСТВЕННИКАМ АГЛИКОНА 08\У-1 И СИНТЕЗ КОНЪЮГАТОВ

02.00.03 - Органическая химия

2 8 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Уфа-2013

005540067

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Гималова Фануза Арслановна

Официальные оппоненты: Байбулатова Наиля Зинуровна

доктор химических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории металлорганического синтеза и катализа Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук

Савченко Римма Гафуровна

кандидат химических наук, доцент старший научный сотрудник лаборатории органического синтеза Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтехимии и катализа Российской академии наук

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный университет»

Защита диссертации состоится 13 декабря 2013 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 002.004.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук по адресу: 450054, Уфа, проспект Октября, 71, зал заседаний; e-mail: cheraorg@anrb.ru, факс: (347)2356066.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Уфимского научного центра РАН.

Автореферат разослан 12 ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук, профессор

Ф.А. Валеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Выделенный в 1992 г. Сашида и сотр. из клубней южноафриканского растения ОтНИо^аШт эаипйегз'ше холестановый гликозид 08\У-1 обладает экстремально высокой цитотоксичностью по отношению к широкому ряду. раковых клеток. Содержание 08\\М в клубнях Ornithogalum яаиЫе^ае крайне низкое, получение данного стероидного гликозида путем химического синтеза также затруднительно. Поэтому сиитетические исследования по разработке синтеза новых блоков и практичных подходов к синтетически более доступным родственным 08\\М цитостатикам являются актуальными.

Настоящая работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИОХ УНЦ РАН по теме: «Дизайн и направленный синтез органических молекул с заданными свойствами» (номер государственной регистрации 0120.0801447), программой Президиума РАН «Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе», а также при финансовой поддержке РФФИ (проект №11-03-00780_а), ФЦП Федерального Агентства по Науке и Инновациям «Исследования и разработки по , приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России, на 20072012 годы» (госконтракт № 02.512.12:2015) и ФЦП' ' Министерства образования и науки «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (госконтракт №14.740.11.0367).

Цель работы. Разработка новых путей синтеза ключевых блок-синтонов для ОБ\У-1 и конструирование сходной с «лидером» топологии более доступных структур.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

синтез новых дисахаридных блоков для 05\\М и аналогов;

изучение превращений диосгенина в направлении выхода к перспективным для дальнейшей работы структурам агликонов;

синтез веспертилина и его конъюгатов с дисахаридными блоками

Научная новизна и практическая значимость.

Синтезированы новые региоизомерные дисахаридные блоки для ОБШ-1 и его аналогов.

Предложен стабильный гликозидный >}-фенилтрифторацетимидатный донор на основе О-ксилозы, пригодный для получения дисахаридного блока OSW-l.

Разработан «низкотемпературный» вариант дециклизации спирокеталя диосгенина действием системы Е138ЮТГ - (СР3С0)20 в СН2С12 с образованием бис-трифторацетата псевдодиосгенина, превращенного далее окислением пиридинийхлорхроматом в Зр-гидрокси-16,17-дегидро-5-прегнен-20-он.

Обнаружен необычный вариант промотируемой

метилентрифенилфосфораном фрагментации производных 16-ацетокси-22-

оксохолестерола, приведшей к (22—» 16)-лактону динорхолест-5-еновой кислоты (веспертилин).

Синтезированы новые конъюгаты веспертилина , с моно- и дисахаридным фрагментами OSW-1.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании» (Уфа, 2011), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые материалы, химические технологии и реагенты для промышленности, медицины и сельского хозяйства на основе нефтехимического и возобновляемого сырья» (Уфа, 2011), XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011), VI Всероссийской конференции по химии "Менделеев-2012" (Санкт-Петербург, 2012), XV Молодежной школе-конференции по органической химии (Уфа, 2012), VIII Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Калининград, 2013.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи в рецензируемых Российских журналах и тезисы 8 докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 1 рисунок, состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, включающего ИЗ наименований.

Соискатель выражает глубокую признательность д.х.н., проф. Мифтахову Мансуру Сагарьяровичу за постоянное внимание и помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Как показано на ретросинтетической схеме, основными структурными фрагментами при формировании молекулы ОБШ-І 1 химическим синтезом являются стероидный агликон 2 и дисахарид 3, состоящий из функционализированных остатков Ь-арабинозы и О-ксилозы (схема 1).

Схема 1

Дисахарид 3 гидратацией в аномерном фенилтиоацетальном центре с последующим трихлорацетимидированием может быть превращен в соответствующий гликозид-донор.

1. Моносахаридные блоки на основе D-ксилозы и L-арабинозы

Данный раздел работы посвящен синтезу новых моно- и дисахаридных блоков, предназначенных для использования на стадии гликозилирования стероидной составляющей OSW-1.

1.1. Синтез арабинозного фрагмента OSW-1

Синтез арабинозного блока 4а для дисахарида выполнен по известной схеме*, через стадии получения тетраацетата 7, фенилтиоацеталя 8, триола 9, ацетонидов 10 и 11.

Для избирательной защиты гидроксилыюй группы диола 12 при С4 в известных синтезах использовали триэтилсилилтрифлат, при этом с хорошим выходом образуется желаемый спирт 4а (схема 2). Однако при экспериментальной проверке на стадии синтеза дисахарида, осуществляемой

*Yu W.S., Jin Z.D. J. Л т. Chem. Soc.. 2002, V. 124, p.6576.

при катализе или содействии сильных кислот Льюиса (BF3 Et20, NIS-TfA, ТЮН), наблюдался частичный гидролиз TES-защитной группы в 4а. Поэтому TES-защитную группу в 4 решили заменить на более стабильную трет-бутилдиметилсилильную (TBS) группу.

Схема 2

Вначале для силилирования диола 12 испытали трет-бутилдиметилсилилтрифлат (ТВБОТО в растворе СН2С12, при -78°С. Однако в этих условиях и при подъеме температуры до 0°С и комнатной температуры реакция не протекала. В то же время силилирование 12 в системе даре/и-бутилдиметилхлорсилан (ТВ8С1) - имидазол (1ш) в СНгСЬ в присутствии 4-диметштаминопиридина (4-ОМАР) при комнатной температуре привело к региоизомерным монозамещенным соединениям 46 и 13 в соотношении 3:1, которые были разделены колоночной хроматографией на БЮг (схема 3).

Схема 3

а) l-BuMe2SiCI. CH2CU. Im, DMAP, 20°C. 74%: 6) CICH2COCI. EljN. C6HS, 20°C

Не удалось осуществить селективное С4-хлорацетилирование 12 - как при -78°С, так и при комнатной температуре происходило быстрое и неконтролируемое образование смеси моно- и дихлорацетилпроизводных 14. .

Отнесение региоизомерных силиловых эфиров 46 и 13 сделано на основании данных ЯМР 'н. Различия в спектрах ЯМР изомерных соединений 46 и 13 наблюдаются для сдвигов атомов и метальных групп в трет-

бутилдиметилсилильном фрагменте. Если в 46 сигналы атомов HJ и ІҐ различаются (Д5 ~0.3 м.д.), то в 13 они «сливаются» и резонируют в виде узкого двухпротонного мультиплета.

Таким образом, в результате силилирования с помощью TBSC1 мы получили соответствующим образом защищенный блок 46, подготовленный для использования на стадии «сшивки» с ксилозным фрагментом дисахаридной части OSW-1.

1.2. Блоки для OSW-1 и аналогов на основе D-ксилозы

Синтез ксилозного блока дисахарида показан на схеме 4.. В этом случае, как и в синтезе арабинозного блока, исходили из тетраацетата D-ксилозы 15, который действием PhSH в присутствии SnCl4 превращали в тиоэфир 16, и затем гидролизом ацетатных групп получили трйол 17..

Схема 4 '

Для селективной защиты 3,4-диольной группировки триола 17 мы решили апробировать ацетализацию с 2,3-бутандионом. Как известно, бутановые 2,3-бис-ацетальные и подобные им защитные группы обеспечивают возможность селективной блокировки в циклах трапс-вицинальных диолов, придают продуктам кристалличность, конформационную жесткость и др.

Как видно из структуры триола 17, все три гидроксильные группы занимают транс-экваториальное взаиморасположение и здесь возможности региоконтролируемой ацетализации зависят, главным образом, от стерических факторов. Ацетализацией триола 17 при нагревании с избытком бутан-2,3-диона в среде МеОН-СН(ОМе)3 в присутствии каталитических количеств камфорсульфокислоты (СБА) получили два ожидаемых ацеталя 18 и 19 в соотношении -3:1 и с общим выходом более 80%. Основной: кристаллический бис-ацеталь 18 легко отделяется от 19

хроматографированием на 8 Юг. Минорный маслообразный бис-ацеталь 19 содержит -10% неидентифицированного изомерного соединения. Отнесение региоизомерных ацеталей 18 и 19 сделано на основании спектральных данных.

Схема 5

НО но

Н3СО

(СН,СО),

17 ОН

о 19

осн3 р-Мс0С6Н4С02Н 1>СС, ОМАР, СН2С12

20 ОСС6Н,ОМе-р

о

Так, в их спектрах ЯМР 'Н характеристичен сигнал Н-1, который для 2,3-ацеталя 19 более слабополен по сравнению с таковым для соединения 18 из-за индуктивного электроно-оттягивающего влияния близко расположенной ацеталыюй функции [для сравнения: дублет при 4.47 м.д. с J = 9.35 Гц для 18 и дублет при 4.77 м.д., J = 9.6 Гц для 19]. Далее из спиртов 18 и 19 были получены р-метоксибензоаты 20 и 21 прямой этерификацией р-анисовой кислоты в СН2С12 при содействии дициклогексилкарбодиимида и 4-диметиламинопиридина (попытки получения р-метоксибензоатов с помощью хлорангидрида ¿»-анисовой кислоты не увенчались успехом).

В спектрах ЯМР 1Н /?-метоксибензоатов 20 и 21 обнаруживаются характеристичные слабопольные

сигналы протонов, соседних с р-метоксибензоильной группой: сигнал Н-2 при 5.20 м.д. (т, ./ = 9.4 Гц) для 20 и сигнал Н-4 для 21 в виде д.д.д с У = 5.5, 8.7 и 9.3 Гц при 5.18 м.д. Структура подходящего для использования в синтезе дисахаридов для 05\У-1 и аналогов соединения 20 подтверждена данными рентгеноструктурного анализа (рис. 1).

Рис. I. Молекулярная структура соединения 20.

Поскольку прямая реакция триола 17 с 2,3-бутандионом не отличалась региоселективностью, и, как было указано выше, приводила к смеси (3:1) необходимого 3,4- и побочного 2,3-бис-ацеталей, пытаясь создать альтернативный вариант выхода к соединению 20, мы исследовали

возможности прямого /7-метоксибензоилирования триола 17. Для селективной этерификации испытали карбодиимидный метод с использованием небольшого избытка р-анисовой кислоты, однако при этом имело место преимущественное образование продукта СЛацилирования 22 (схема 6).

Структура 22 доказана сравнительным анализом спектральных данных с таковыми региоизомерных соединений 23 и 24, полученных кислотным гидролизом бисацеталей 20 и 21, о синтезе которых сообщалось выше. Следует отметить, что диол 22 не реагирует с 2,3-бутандионом в условиях синтеза соединений 18 и 19.

Схема 6

НО НО

Н,СО

^-----"О р-Ме0С6Н„С02Н НО"1^-—--о

он ОСС. ОМАР. СН2С1, \

17 40% * 22 ОН

-О^—-°ч „и СР,С02Н-Н20 __о.

ОС113 ,„ ОІІ СН2С12,78%

20

ИО

БРЬ

сг3со2н-н,о ко

23 ОЯ

О

-- . ноА-^^ви.

H,СО / "оСН, СН2С12,83% он

21 24

Я - С(0)С,,Н40Ме-/)

I.3. Новые трифторацетимидатиого и 1,2-ортоэфириого типа

гликозид-доноры.для дисахаридов

Учитывая химическую 'стабильность и сравнимую с гликозилтрихлорацетимидатами активность гликозилтрифторацетимидатов мы запланировали синтез нового трифторацетимидатиого донора для дисахарида 05\¥-1 из Б-ксилозы. Для этой цели из тетраацетата Э-ксилозы 15 получили этилтиопроизводное 25 и затем триол 26 (схема 7), который

Схема 7

15 0Ас сн,а'2°

н,со

ОН <МсО),СН, СБА

ОСИ,

26 " Н,СО

ввели в реакцию с 2,3-бутандионом в присутствии триметилортоформиата и камфорсульфокислоты. Реакция протекала гладко и привела к изомерной смеси ацеталей 27 и 28 (3:1), которые были разделены колоночной хроматографией на 8Ю2. Полученный ацеталь 27 превратили в р-метокси-бензоат 29 и затем, гидролизом 5Е1-группы в стандартных условиях действием N88 в смеси СН2С12-Н20, в лактол 30. Целевой трифторацетимидат 31 получили взаимодействием лактола 30 с >1-фенилтрифторацетилхлоридом в присутствии поташа.

Схема 8

Н,СО

н,со

SEt

/>Ме0С6Н4С02Н /Л '\ SEt NBS

\ DCC, DMAP —-Y' \ СН2С12-Н20

он ,, ' 29 ОСС6Н4ОМе-р

Н,СО 27 НзС-° Д

—г ОСС(,Н4ОМс-р К2С03, СН2С12 Х^о-Л^-^Лт1'

NPh

Н3СО Н ОСС6Н4ОМс-,,

30 Н,СО 31 й

Имидат 31 пригоден для использования в синтезе дисахаридного блока Данный гликозидный донор, в отличие от лабильных трихлорацетимидатов, является устойчивым при очистке и хранении.

Возможности использования 1,2-ортоацетатов в качестве доноров в реакциях гликозилирования впервые было показано Н.К. Кочетковым и сотр. Недавно Фразер-Рид* на примере промотируемой ВРзхЕ^О реакции сочетания метил-1,2-ортоацетата маннопиранозы с моносахаридами-акцепторами продемонстрировал препаративную ценность метода, получив ожидаемые дисахариды с хорошими выходами. Применительно к нашим проблемам гликозилирование агликона Я-ОН донором А должно протекать с преимущественным образованием (3-гликозида В с одновременной генерацией 2-ацетоксигруппы дисахаридного фрагмента 05\\'-1. но н?

НО^ТЦ ВГ,*Е.20,СН2С1г ^-^Т^Г0

о о

® МсоХ ® '

На схеме 9 приведен синтез эквивалента А - блока 32, предназначенного для последовательного внедрения дисахаридного фрагмента в агликон. В синтезе соединения 32 исходили из тетраацетата 7, из которого вначале получили известный ортоэфир 32, который после гидролиза ацетатной группы и защиты диола 33 в виде ТВЯ-эфиров превратили в желаемый блок 34.

•Uriel C., Ventura J., Gomez A.M.. Lopez J.C., Fraser-Reid B. Eur J. Org. Client , 2012, p.3122.

33 Я=Н (60%) N ТВ5С1, 1т

34 (^¡Ме^Ви1 (54%)/ СН2С1,

2. Синтез новых дисахаридпых блоков для ОБН7-! и его аналогов

Важным этапом работы является сочетание полученных моносахаридных блок-синтонов в целевые дисахариды.

Учитывая то, что соединение 20 как возможный гликозид-донор является малоактивным из-за наличия электроноакцепторного характера бензоатной и ацетальной групп его прямое использование на стадии сочетания с арабинозным акцептором известными методами неэффективно. Поэтому соединение 20 гидратацией водным ЫВБ превратили в лактол 35 и далее в трихлорацетимидат 36 - активированный гликозид-донор. Последний представляет собой а,/?-аномерную смесь имидатов (3:1), из которой двукратной колоночной хроматографией удалось выделить и охарактеризовать основной а-36 (4,., 6.32 м.д., д., J= 3.6 Гц, для /?-36 ¿¡м 6.0 м.д., д., 7= 6.9 Гц).

Схема 10

ОСИ, 36 ОСС6Н„ОМе-/р

О

Введение в реакцию сочетания с гликозид-акцептором данной «,/?-аномерной смеси имидатов 36 приводило к сложной смеси продуктов. Поэтому на этой стадии использовали «-аномер 36. Вначале в реакции

гликозилирования в качестве гликозид-акцептора испытали диол 12, преследуя при этом также цель оценки возможности региоселективности гликозилирования. Сочетание блоков а-36 и 12 проводили в СН2СЬ при -30°С, промотируя реакцию ВР3хЕ120 (схема 11). В результате наблюдалось достаточно быстрое образование (ТСХ) трех продуктов сочетания, которые были разделены колоночной хроматографией на БЮг- В соответствии со спектральными данными двум более полярным на силикагеле, чем имидат 35, соединениям были приписаны структуры региоизомерных дисахаридов 37 и 38. При этом суммарный выход продуктов сочетания составил 55%, соотношение 37 : 38 ~1:1.

Схема 11

Структуру малополярного продукта сочетания установить не удалось. В спектра;; ЯМР 'Н региоизомерных дисахаридов 37 и 38 наблюдаются существенные различия в сдвигах сигналов протонов Н2. Репперными являются дублетные сигналы протонов Н1 и Н1. Кроме того в региоизомере 37 наблюдаются отдельные дублет дублетные сигналы Н2 при 5.3 м.д. и триплетный сигнал Н2 при 5.14 м.д., тогда как в соединении 38 они «сливаются» и резонируют в виде мультиплета при 5.15 м.д. Слабопольный сдвиг протона Н2 в дисахариде 37 объясняется электроно-оттягивающим влиянием ксилозной части при атоме С3. Небольшое значение константы Угд-3.6 Гц соединения 37 указывает на а-конфигурацию аномерного центра. Следует отметить, что новые дисахаридные блоки 37 и 38 пригодны для использования в синтезе модифицированных в гликозидной части аналогов 05\У-1.

Далее для получения дисахарида ОБ\\М природной конфигурации имидат 36 вводили в конденсацию с ТВБ-защищенным арабинозным производным 46 в условиях, аналогичных для получения 37 и 38. В результате с умеренным выходом (50%) был выделен целевой дисахарид 39. /^-Конфигурация гликозидного центра дисахарида 39 подтверждается

диагностичным дублетным сигналом протона Н7 при 4.7 м.д. с У = 7.4 Гц в спектре ЯМР 'Н и сигналом атома С' при 103.37 м.д. с Ус' -и', равной 160 Гц, в спектре ЯМР 13С. Отметим, что протон при С^ с химсдвигом 3.46 м.д. имеет вицинальную константу, равную 10 Гц, с протоном Н"* и дальнюю КССВ с протоном Н3 (V 2.0 Гц), что свидетельствует об их взаимоориентации ш-типа. В спектре ЯМР |3С сигналы атомов С' и С! совпадают и обнаруживаются при 75.15 м.д., что доказано данными НБСїС-корреляции.

Схема 12

На стадии сочетания блоков с целью увеличения выхода дисахарида мы испытали сульфоксидный метод Kahne, предлагаемый для гликозилирования малоактивных стерически затрудненных акцепторов (схема 13).

Схема 13

Необходимый в работе сульфоксид 40 получали контролируемым окислением сульфида 20 ш-СРВА (схема 13). Реакцию сочетания сульфоксида 40 с ТВБ-производным Ь-арабинозы 46 проводили в СН2С12 при содействии ангидрида трифторметансульфокислоты и 2,6-то/?е/и-бутил-4-метилпридина (ОТВМР). При этом выход дисахарида 41 составлял 40% (схема 14). Несмотря на простоту эксперимента, недостатком данного метода является трудность разделения аномеров дисахарида 41.

Таким образом, нами предложены новые моно- и дисахаридные блоки для OSW-1 и аналогов, отличающиеся приемлемой химической' стабильностью и удобными условиями приготовления.

3. Подходы к сиитсзу агликона OSW-1

Базисным исходным в поисковых подходах нами выбран наиболее «подготовленный» и используемый в известных синтезах OSW-1 диосгенин.

Следует отметить, что химия диосгенина, в особенности, по данной теме хорошо разработана. Поэтому вначале усилия были направлены на получение ряда трансформированных с более высоким синтетическим потенциалом производных диосгенина, пригодных для последующего развития «собственных» подходов.

С этой целью был разработан новый синтез блока 42 и по известным методикам из диосгенина 6 были наработаны блоки 43 и 44 (схема 16).

Схема 16

Для соединения 44 также предложен альтернативный путь получения в более мягких по сравнению с известными синтезами условиях (схема 17). В синтезе 44 вначале диосгенин 6 ацилйровали в стандартных условиях и затем восстановительным раскрытием Р-кольца ацетата 45 с использованием триэтилсилана в присутствии эфирата бора получили спирт 46.

Последующие стадии тозилироваиия первичной гидроксильной группы 46 и восстановления тозилата 47 1лА1Н4 в ТГФ привели к целевому соединению 44.

В синтезе блока 42 вначале кипячением диосгенина 6 с эквимолярными количествами хлорида аммония и пиридина в уксусном ангидриде при 135°С и последующим окислением продукта реакции СЮ3 в смеси АсОН - Н20 получили известный эфир 48 (схема 18).

Схема IX

42, 25% (на 3 стадии)

49, 26% (на 3 стадии)

50, 63% (на 3 стадии)

Однако на стадии генерирования двойной связи кипячением эфира 48 в водно-метанольном растворе с КОН наряду с желаемым еноном 42 образовалось и метоксипроизводное 49. Заменой в системе растворителей метанола на тетрагидрофуран. удалось получить единственный продукт 50 с

выходом 63% на 3 стадии, и сохранением ацетатной группы в третьем положении.

Нами разработан «низкотемпературный» вариант дециклизации спирокегаля диосгенина действием системы Е^ЮТГ - (СР3С0)20 в СН2С12 (схема 19). Следует отметить, что ранее разработанный синтез диацетата псевдодиосгенина был реализован в более жестких условиях (200°С, автоклав!). В нашем случае дециклизация диосгенина в смеси Е^ЮТГ -(СР3С0)20 гладко протекала при температуре от 0°С до -20°С в течение 3 ч, приводя с выходом 57% к бис-трифторацетату псевдодиосгенина 51.

Окислительное расщепление енолэфирной двойной связи 51 РСС в СН2С12 и щелочной гидролиз промежуточного эфира 52 нагреванием в смеси ТГФ -Н20-К0Н привели к 42. Попытки превращения 51 переацетализацией в перспективный блок 53 не удались, в указанных на схеме условиях реакция не протекала.

Схема 19

Следует отметить, что на пути к 2 блок 42 удобен как для .оксигенирования в циклопентеновой части, так и для формировании боковой - цепи. С этой целью обработкой ацетилированного енона 50 щелочной перекисью водорода получили эпоксид 54 (схема 20), и затем соединение 54 конденсировали с литийпроизводным 1,3-дитиана в ТГФ при -30°С. По спектральным данным полученное эпоксидитианпроизводное 55

представляет один стереоизомер, конфигурация С21 хирального центра не определялась.

Как видно из структуры, Бы2-раскрытие эпоксидного кольца в 55 дало бы возможность генерирования 1бр,17а-диольной системы агликона 2. Однако попытки раскрытия эпоксидного кольца диола 55 нагреванием в водно-диоксановом растворе щелочи не привели к успеху.

Также неудачными оказались опыты по раскрытию эпоксидного цикла 55 в условиях Н+-катализа. Так, кипячение 55 в системе МН4С1-ЕЮН-Н20 привело к перегруппированному триолу 57. Аналогичную перегруппировку претерпевает и эпоксид 54 в среде Ас20 - ВР3хЕ120 - СН2С12) давая 56/ В синтезе третьего блока 43 ацетолиз диосгенина с раскрытием спирокетального фрагмента проводили в среде Ас20 с использованием в качестве кислоты Льюиса 7пС12 и ВР3хЕ120 (схема 21).

В первом случае катализируемый гпС12 ацетолиз диосгенина привел к 58 с выходом 85%. Во втором случае при использовании ВР3хЕ120, в отличие от литературных данных, наряду с ожидаемым 43 получили и соединения 58 и 59. При проведении реакции при комнатной температуре основным продуктом является диацетат 58, при 0°С выход желаемого блока 43 достигает 55% в течение 5 мин.

Схема 20

4. Необычная реакция фрагментации в ряду 16-ацетокси-22-оксохолестерола

Метилентрифенилфосфоран (CH2=PPh3) широко используется в синтетической практике для терминального метиленирования кетонов, альдегидов, сложных эфиров и др. Обычно реакции олефинирования успешно протекают в мягких условиях и с хорошими выходами. Затруднения могут быть встречены в случае енолизируемых и стерически затрудненных кетонов. Необычную реакцию фрагментации мы обнаружили при попытке олефинирования стероидного кетона 60 метилентрифенилфосфораном, in situ генерируемым из метилтрифенилфосфонийиодида действием н-BuLi в ТГФ. При этом наблюдалось образование нового соединения, которому на основании спектральных данных была приписана структура лактона 61. Аналогична^ реакция кетона 43 и полученного из него действием системы СВг4-РЬ3Р в смеси ацетонитрил - вода бромида 62 с CH2=PPh3 привела к известному лактону 63 (схема 22). Удаление ацетатной защитной группы Зр-гидроксила лактона 63 приводит к природному бис-норхолановому лактону веспертилину 64. Лактон 64 обладает противораковой активностью, а также используете?. в .частичных синтезах стероидов. Синтезы использованных в работе стероидных кетонов 60 и 43 на основе диосгенина 6 показаны ниже. Вначале бензилированием ЗР-гидроксильной группы 6 получили бензиловый эфир 65, который затем ввели в разработанную мексиканскими авторами* на примере Зр-ацетата диосгенина реакцию ацетолиза с Ac20-BF3xEt20. Эта быстро протекающая реакция привела с суммарным выходом 58% к смеси

'Fernández-Herrera М.А., López-Muñoz Н., Hernández-Vázquez J.M.V. е.а. J. Bioorg. Med. Chem. 2010, v. 18, p. 2474.

соединений 60 и 43 в соотношении 3.4:1, разделенных колоночной

хроматографией на БЮ2. , , ■

,... , ... Схема 22

Возможные пути образования продуктов 61 и 63 в реакции 43, 60 и 62 с СН2=РРЬ3 представлены на схеме 23. Кетогруппы в этих соединениях стерически заслонены и объемистому фосфорановому реагенту затруднено образование промежуточного интермедиата Виттига. Вместо этого реализуется облегченный вариант - енолизация кетогрупп 43, 60 и 62, тем более для СН2=РРЬ, характерна склонность к отрыву протона. Генерируемый при этом енолят А внутримолекулярно атакует карбонил С -ацетата, образующийся тетраэдрический интермедиат В через С и О приводит к лактонам 61 и 63.

. Схема 23

5. Синтез конъюгатов веспертилина с моно- и дисахаридами

В плане поиска новых структур, содержащих типовые субфрагменты OSW-1, и учитывая присущие веспертилину противораковые свойства мы решили синтезировать его конъюгаты с некоторыми полученными в работе моно- и дисахаридами. Вначале испытали вариант сульфоксидного сочетания веспертилина с моносахаридом 65, полученным контролируемым оксилением ацетонида 11 с помощью т-СРВА. В указанных на схеме условиях эта реакция протекала достаточно гладко и с выходом -50% привела к продукту гликозилирования 66. На следующем этапе из дисахарида 36 окислением т-СРВА был синтезирован сульфоксид 67, который также ввели в конденсацию с веспертилином 64, промотируя реакцию трифлатным ангидридом в присутствии 3,5-лутидина в СН2С12 при -78°С, и получили соединение 68 с выходом -40%.

Схема 24

выводы

1. Синтезирован новый дисахаридный блок для стероидного сапонина ОБ\\М - фенил-2-0-(4-метоксибензоил)-3,4-бис-О-т/?е/н-бутилдиметилсилил-Р-0-ксилопиранозил]-2-0-ацетил-3-0-1-тио-4-0-/и/?е/и-бутилдиметилсилил-а-Ь-арабинопиранозид, отличающийся химической стабильностью и удобными условиями приготовления.

2. Предложены новые блоки для модифицированных в дисахаридной части аналогов ОБ^ДМ - фенил 2-0-(4-метоксибензоил)-3,4-0,0-(2',3'-диметоксибутан-2',3'-диил)-р-В-ксилопиранозил-(1—>3)-2-0-аце-тил-15-тио-а-Ь-арабинопиранозид и фенил 2-О-(4-метоксибензоил)-3,4-О,0-(2',3 '-диметоксибутан-2 ',3 '-диил)-р-0-ксилопиранозил-( 1 —>4)-2-0-ацстил-

1 ^-тио-а-Ь-арабинопиранозид.

3. Разработан синтез нового стабильного гликозидного донора - 2-

<9-(4-метоксибензоил)-3,4-С)-(2',3'-диметоксибутан-2',3'-диил)-В-ксилопира-

цозил-М-фенилтрифторацетимидата, пригодного для получения дисахаридных блоков OSW-1.

4. Реализован «низкотемпературный» вариант дециклизации F-кольца диосгенина действием системы Et3Si0Tf-(CF3C0)20 в СН2С12 с образованием бис-трифторацетата псевдодиосгенина.

5. Обнаружена новая инициируемая CH2=PPh3 реакция фрагментации в ряду 1 б-ацетокси-22-оксохолестерола, приводящая к соответствующим производным (22—»16)-лактона 23,24-бис-норхолановой кислоты (веспертилин).

6. Синтезированы новые конъюгаты веспертилина с моно- и дисахаридными блоками.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Хасанова Л.С., Гималова Ф.А., Торосян С.А., Фатыхов А.А., Мифтахов М.С. Дисахаридные блоки для аналогов OSW-1 // Журн. орг. химии - 2011 -Т. 47.-Вып. 8.-С. 1115-1119.

2. Хасанова Л.С., Гималова Ф.А., Валиуллина З.Р., Селезнева Н.К., Ганиева P.M., Спирихин JI.B., Мифтахов М.С. Новые дисахаридные блоки и составляющие для OSW-1 и аналогов // Журн. орг. химии. - 2012 - Т 48 -Вып. 9.-С. 1239-1245.

3. Хасанова Л.С., Мазанина И.Б., Гималова Ф.А., Торосян С.А. Новый дисахаридный блок для OSW-1 // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые материалы, химические технологии и реагенты для промышленности, медицины и сельского хозяйства на основе нефтехимического и возобновляемого сырья» -Уфа.-2011.-С. 320-323.

4. Хасанова Л.С., Гималова Ф.А., Торосян С.А., Ганиева P.M., Мифтахов М.С. Дисахаридные блоки для аналогов OSW-1 // Материалы XIX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии - Волгоград 2011 -Т. 2. - С.640.

5. Хасанова Л.С., Валиуллина З.Р., Ахмадеева Р.А., Ганиева P.M., Гималова Ф.А., Мифтахов М.С. Синтез нового дисахаридного блока для OSW-1 // Тезисы докладов VI Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» - Уфа, 2011. - С. 61-63.

6. Валиуллина З.Р., Хасанова Л.С., Ахмадеева Р.А., Ганиева P.M., Гималова Ф.А., Мифтахов М.С. Синтез предшественника стероидного агликона для OSW-1 // Тезисы докладов VI Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» - Уфа, 2011. - С. 14-

7. Хасанова JI.C., Ганиева P.M. Синтез нового гликозидного донора для дисахаридного блока OS.W-1,// Тезисы докладов • международной школы-конференции для студентов, аспирантов с: и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании» - Уфа, 2011.-С 189.

8. Хасанова JI.C., Валиуллина З.Р. // Тезисы докладов VI Всероссийской конференции по химии молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев-2012» - Санкт-Петербург. - 2012. - С. 494-495.

9. Валиуллина З.Р., Ахмадеева P.A., Хасанова JI.C. Многоцелевой стероидный синтон из диосгенина // Тезисы докладов XV Молодежной школы-конференции по органической химии - Уфа, 2012. - С.109.

10. Валиуллина З.Р., Хасанова Л.С., Селезнева Н.К., Бахтиярова М.Р., Гималова Ф.А., Мифтахов М.С. Промотируемая метилентрифенил-фосфораном фрагментация производных 16-ацетокси-22-оксохолестерола // Тезисы докладов VIII Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» - Качининград, 2013. - С. 51.

—Отпечатано с готовых диапозитивов в ООО «Принт+», заказ № 351, тираж 130. 450054, пр. Октября, 71.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук

На правах рукописи УДК 547.458.2+47.924+547.918

04201453260

ХАСАНОВА ЛИДИЯ СЕМЕНОВНА

НОВЫЕ ДИСАХАРИДНЫЕ БЛОКИ, ПОДХОДЫ К ПРЕДШЕСТВЕННИКАМ АГЛИКОНА 08\¥-1 И СИНТЕЗ КОНЪЮГАТОВ

02.00.03 - Органическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Гималова Фануза Арслановна

Уфа-2013

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 3

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Полный синтез стероидного сапонина

OSW-1 и его аналогов 6

1.1. Полные синтезы OSW-1 9

1.1.1 Синтез агликона OSW-1 10

1.1.2 Синтез дисахаридного блока OSW-1 21

1.1.3 Синтез OSW-1 25

1.2 Синтез аналогов OSW-1 31

1.3 Противоопухолевая активность OSW-1 и аналогов 40 ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 44

2.1 Моносахаридные блоки на основе D-ксилозы и L-арабинозы 45

2.1.1 Синтез арабинозного фрагмента OSW-1 45

2.1.2 Блоки для OSW-1 и аналогов на основе D-ксилозы 47

2.1.3 Новые трифторацетимидатного и 1,2-ортоэфирного типа гликозид-доноры для дисахаридов 51

2.2 Синтез новых дисахаридных блоков для OSW-1 и его аналогов 53

2.3 Подходы к синтезу агликона OSW-1 57

2.4 Необычная реакция фрагментации в ряду 16-ацетокси-22-оксохоле-стерола 62

2.5 Синтез конъюгата веспертилина с дисахаридным блоком 64 Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 66

3.1 Экспериментальная часть к разделу 2.1 66

3.2 Экспериментальная часть к разделу 2.2 82

3.3 Экспериментальная часть к разделу 2.3 88

3.4 Экспериментальная часть к разделу 2.4 99

3.5 Экспериментальная часть к разделу 2.5 104 ВЫВОДЫ 108 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 109

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АсОН - уксусная кислота MS - молекулярная сита

Ас - ацетил NMO - N-окись морфолина

Вп - бензил NBS - N-бромсукцинимид

Bz - бензоил NIS - N-иодсукцинимид

Ср - циклопентадиенил PDC - пиридиния дихромат

CSA - камфорсульфокислота РМВ - и-метоксибензил

w-CPBА - л/-хлорнадбензойная Ру - пиридин

кислота ТСХ - тонкослойная хроматография

DMDO - диметилдиоксиран ТВАВ - тетрабутиламмонийбромид

DBU- 1,8-диазобицикло[5.4.0]-7- TBAF - тетра-я-бутиламмоний-

ундецен фторид

DAST - (диэтиламино)сульфотри- TBDMS (TBS) - т/?еш-бутилдиметил-

фторид силил

DDQ - 2,3-дихлор-5,6-дициан-1,4- TBDPS - гареш-бутилдифенилсилил

бензохинон Tf- трифторметансульфонил

DMAP - 4-диметиламинопиридин Tf^O - трифлатный ангидрид

DMF (ДМФА) - диметилформамид TFA - трифторуксусная кислота

DMSO - диметилсульфоксид THF - тетрагидрофуран

DPPA - дифенилфосфорилазид ТНР (ТГП) - тетрагидропиранил

DMPU - А^'-диметил- N,N'- TMS (ТМС) - триметилсилил

триметиленмочевина TES - триэтилсилил

HMDS (ГМДС) - гексаметил- TESOTf - триэтилсилилтрифлат

дисилазид TP АР - н-тетрапропиламмония

НМРА - гексаметилфосфорамид перрутенат

LDA - диизопропиламид лития p-Ts - ияра-толуолсульфонил

Im - имидазол p-TsOH - /7<я/?а-толуолсульфокислота

Ms - метансульфонил

ВВЕДЕНИЕ

Выделенный из клубней южноафриканского растения Omithoga.htm ясшпс1ег81ае холестановый гликозид 08\У-1 показал экстремально высокую цитотоксичность по отношению ко многим видам раковых клеток. Сапонин ОЭММ состоит из 1бр-,17а-дигидроксихолестан-22-онового агликона, ацилированного по 16-гидроксильной группе функционализированным по 2-и 2'-0-положению дисахаридом - Р-0-ксилопиранозил-(1—>3)-а-Ь-арабинопиранозидом.

Содержание 08\У-1 в клубнях Ornithogalllm 5аипс1ег81ае крайне низкое, поэтому требуемые для широких биохимических и медицинских исследований количества данного стероидного гликозида могут быть получены только путем химического синтеза. В настоящее время учеными разных стран ведутся интенсивные исследования по синтезу и изучению механизма противоопухолевой активности 08\У-1.

Целью настоящей работы является разработка новых путей синтеза ключевых блок-синтонов для 08\У-1 и конструирование сходной с «лидером» топологии более доступных структур.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: синтез новых дисахаридных блоков - синтетических эквивалентов дисахаридной части 08\\М;

изучение превращений диосгенина в направлении выхода к перспективным для дальнейшей работы структурам агликонов;

синтез веспертилина и его конъюгатов с дисахаридными блоками

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИОХ УНЦ РАН по теме: «Дизайн и направленный синтез органических молекул с заданными свойствами» (номер государственной регистрации 0120.0801447), программой Президиума РАН «Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных

материалов на их основе», а также при финансовой поддержке РФФИ (проект №11-03-00780_а), ФЦП Федерального Агентства по Науке и Инновациям «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (госконтракт № 02.512.12.2015) и ФЦП Министерства образования и науки «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» (госконтракт №14.740.11.0367).

Автор выражает глубокую благодарность заведующему лабораторией Мифтахову Мансуру Сагарьяровичу за постоянное внимание и помощь в ходе выполнения и оформления работы; всем сотрудникам лаборатории синтеза низкомолекулярных биорегуляторов, в особенности, к.х.н. Валиуллиной З.Р., к.х.н. Торосян С.А., к.х.н. Селезневой Н.К. и др. за помощь в выполнении работы и ценные советы; всем сотрудникам аналитической лаборатории, в частности, зав. лабораторией к.х.н. Спирихину Л.В., к.х.н. Фатыхову A.A., к.х.н. Галкину Е.Г., к.х.н. Ерастову А., к.х.н. Лобову А.Н. и др. за помощь в установлении структуры и интерпретации спектральных данных синтезированных соединений.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Полный синтез стероидного сапонина

OSW-1 и его аналогов

Сапонины представляют собой структурно и биологически разнообразный класс молекул, который широко распространен в наземных растениях и в некоторых морских организмах [1]. Они относятся к большому семейству стероидных или тритерпеноидных гликозидов с огромным структурным многообразием. В последнее время эти соединения привлекли большой интерес из-за широкого диапазона биологической и фармакологической активности [2-6]: иммуностимулирующей, противоопухолевой, а также антиоксидантной, антигрибковой и антивирусной [7-14].

В 1992 г. Сашида и Мимаки с сотрудниками сообщили о новом типе холестановых гликозидов из луковицы Ornithogalum saimdersiae многолетнего садового растения семейства лилейных, культивируемого в Южной Африке, которые показали высокую цитотоксичность к клеткам NCI 60 в испытаниях in vitro (IC50 0.78 нМ) [15, 16]. Эти холестановые гликозиды 1-5 содержат одинаковую стероидную единицу, а их структурное разнообразие основано на различии заместителей в 2-О-положении дисахаридной части или в З-Оположении агликона. Ксилозная часть сапонина 1, названного OSW-1, в положении С-2 имеет /7-метокси-бензоильную группу. При удалении ацильной функции в 1 отмечается сильная потеря биологической активности. С другой стороны, у соединений 2-5, которые отличаются вариациями в этом ацильном остатке, также наблюдается усиление активности. Для указанных ацильных остатков характерно наличие электронно-обогащенных ароматических заместителей, как /7-метоксибензоил, циннамоил или вератрил. Все сапонины, представленные на рис. 1, показывают мощную цитотоксичность против лейкемии HL-60 (1С50 0.1-0.3 нм). [17,18].

Основным компонентом луковицы Ornithogalum saimdersiae является сапонин OSW-1, а именно Зр,1бр,17а-тригидроксихолест-5-ен-22-он-16-0-

[0-(2-0-(4-метоксибензоил)-Р-0-ксилопиранозил-(1->3)-2-0-ацетил-Ь-ара-бинопиранозид] 1 [15, 17]. Этой молекуле было уделено огромное внимание, поскольку об ее чрезвычайно мощной противоопухолевой активности было доложено на 210-м Национальном собрании Американского химического общества (1995, Чикаго, Иллинойс) [3]. Исследования in vitro показали, что OSW-1 оказался чрезвычайно токсичным против широкого спектра злокачественных опухолевых клеток, таких как клетки лейкемии HL-60, мышиной мастрокарциномы, человеческой легочной аденокарциномы, крупноклеточного и плоскоклеточного рака легких человека, в том числе устойчивых к адриамицину и к камптотецину клеток лейкемии Р388, с 1С50 от 0,1 до 0,7 нм. Это примерно в 10-100 раз более мощная активность, чем у клинически применяемых противоопухолевых агентов, таких как митомицин С, адриамицин, цисплатин, камптотецин, и таксол [3, 14, 17, 19-21].

Особенно чувствительными к OSW-1 оказались линии клеток меланомы. Кроме того, OSW-1 показал низкую in vitro токсичность к нормальным клеткам. Например, он проявлял низкую токсичность к нормальным легочным клеткам человека и не оказывает значительный

о

1, R1 = Н, R2 = ¿>-МеОС6Н4СО (OSW-1);

1 2

2, R = Н, R = 3,4-диметоксибензоил;

3, R1 = Н, R2 = (Е)-С6Н5СН=СНСО;

4, R1 = Glc, R2 = /?-МеОС6Н4СО;

5, R1 = Glc, R2= (Е)-С6Н5СН=СНСО

гемолитический эффект на человеческие эритроциты в концентрации 100 мг/мл.

Предыдущие исследования взаимосвязи структура-активность (SAR) показали, что обе части - стероидный агликон и сахарная часть - важны для биологической активности OSW-1 [17, 18, 21]. Например, удаление ацетильной или 4-метоксибензоильной групп дисахаридной части уменьшает цитотоксичность в 1000 раз [17, 22]. Стероидные гликозиды, имеющие дисахаридный фрагмент OSW-1 в других положениях, оказались, по крайней мере, в 10 000 раз менее активными, чем OSW-1. Кроме того, синтетические аналоги агликона показали лишь незначительную цитотоксичность (ED50 ~10 цМ) к опухолевым клеткам [23], а синтетические гликозиды, имеющие дисахаридную часть OSW-1, но совершенно разные стероидные агликоны, не показывают цитотоксичность при концентрациях ниже 10 шМ [24-27]. Другой структурной необходимостью для исключительной противоопухолевой активности OSW-1 является ß-ориентация С16-0-сахарного компонента [24,28].

Механизм активности OSW-1 еще до конца не выяснен. Однако, поскольку цитотоксическое поведение OSW-1 по отношению к различным раковым линиям является очень похожим с таковым цефалостатина [29], он мог бы иметь аналогичный механизм активности. Активным интермеди атом, как полагают, является ион оксония, который может образоваться из обоих этих соединений (схема 1). К тому же, дисахаридный компонент OSW-1 может служить в качестве распознающего элемента или полярного модулятора. В целом, присутствие обоих 16В,17а-гидроксильных групп и C-22-карбонильной группы является существенным для биологической активности OSW-1.

1.1. Полные синтезы 08\У-1

Описано несколько синтетических путей к агликону ОБ\\М или к самому 08\¥-1, а также несколько синтетических подходов к модифицированию агликона 08\¥-1 [1, 23, 24, 28].

Для всех этих синтезов 08\¥-1 ретросинтетический анализ приводит к двум фрагментам - холестановому агликону 6 и дисахаридной части 10 (схема 2).

О

1.1.1. Синтез агликона OSW-1

Для синтеза OSW-1 основной проблемой является создание структуры 16р,17а-дигидроксихолестан-22-она 6. Большинство опубликованных синтезов исходят из коммерчески доступного (+)-дегидроизоандростерона, который может быть получен расщеплением недорогого диосгенина с общим выходом от 25 до 50%.

Дисахаридная часть может быть получена из функционализированных остатков D-ксилозы и L-арабинозы.

Первый синтез агликоновой части OSW-1 был осуществлен Fuchs и сотрудниками [23]. Вначале ими была предпринята попытка синтеза агликона на основе 16-дегидропрегнанолона, что не увенчалось успехом.

ОРМВ

НО'

15

-С

16,Я = Н,

17, Я = ТВОРБ

ОРМВ

ОРМВ

ТВЭРБО

ТВОРБО'

18Ь

18а

1 : 2.5

а) СН3СН=РРЬ3, Ь) Ас20-Ру; с) ¡-С6Н13СНО, Ме2А1С1; (!) РМВОС(1МН)СС13, ТГОН; е) 0з04, Ру, Е120, 80%; О (СОС1)2, 0М80, СН2С12, -70°С, затем Е^Ы; ё) К2С03, МеОН; Ь) ТВОР8С1, Ае>Ю3, 90%; \) NaBH4, СеС13*7Н20, 90%.

Поэтому авторы [23] исходили из кетона 9, олефинирование которого по Виттигу этилидентрифенилфосфораном [30] приводило к диену 13 (схема 3). Дальнейшие стадии конденсации защищенного по ОН-группе диена 13 с 4-метилпентаналем в присутствии Ме2А1С1 [31] и окисление двойной связи 14 (после защиты ОН-группы в виде РМВ-эфира) ОвС^ в смеси Ру-Е^О приводят к диолу 15. Для инверсии вторичной ОН-группы соединение 15 окислено до гидроксикетона 16 по реакции Сверна и далее восстановлено реагентом Луче [32], что приводит к смеси а,Р-изомеров соединения 18 с высоким выходом, однако соотношение было не в пользу нужного [3-изомера 18а (1:2,5).

23, R = Ас Л е f

24, R = TBDS г '

а) Н2СЮ4, Ме2СО, 0°С, 93%; b) (СН2ОН)2, p-TsOH, CH(OEt)3, 90%; с) 0s04, Ру, Et20, 80%; d) (СОС1)2, DMSO, СН2С12, -70°С, затем Et3N; е) К2СОэ, МеОН; i) TBDPSC1, AgN03, 90%; g) NaBH4, CeC!3*7H20, 90%.

Удачной оказалась последовательность, исходящая из кетона 20, защищенного в виде этиленкеталя 21, из которого диол 22 получен аналогично 16 с выходом 81%. Сходные для соединения 16 процедуры стереоселективно приводят только к диолу 25 с выходом 95% на стадии восстановления (схема 4).

В 1998 году Hui с сотрудниками завершили первый полный синтез OSW-1 (схема 5) [1]. Их стратегия в синтезе агликона была схожей с подходом Фуча [23]. После олефинирования по Виттигу [33] кетона 9 в (+)-дегидро-изоандростерон 13а в положение С22 диастереоселективно была введена функционализированная боковая цепь присоединением параформа.

НО'

О

a, b

TBDPSO'

TBDPSO'

TBDPSO

27 TBDPSO'

TBSO'

22b

TBSO

24b

TBSO1

25a

OSW-1 (14-стадий, 6%)

a) Ph3P EtBr", t-BuOK, THF, кипячение, 4ч, 78%; b) TBDPSC1, Im, DMF, 24ч, 20°C, 100%; c) (CH20)n, BF3*Et20 (0.05 экв ), CH2C12, 20°C, 10 мин, 75%,d) реагент Десс-Мартина, CH2C12,20°C, Зч, 86%, e) CII3CHCH3CH2CH2MgBr, EbO, 20°C, 1ч, 96%, f) PDC,CH2C12, DMF, 20°C, 24ч, 83%, g) (CH20H)2, CH(OEt)3, p-TsOH, CH2C12) 20°C, 4 д; h) TBAF, THF,20°C, 10 ч, 95%; i) TBSC1, имидазол, DMF, 20°C, 24 4, 96%, j) 0s04 (1.2 экв ), Py, Et2O,-20°C, Зч, 41%; k) (COCl)2, DMSO, Et3N, C1I2C12, -78°C, 1ч, 78% ; 1) NaBH4, CeCl3*7H20, THF, 0°C, Зч, 93%

Последующие стадии удлинения боковой цепи окислением по Десс-Мартину [34] и конденсации полученного альдегида с соответствующим реагентом Гриньяра приводят к кетону 20Ь. Карбонильная группа в 20Ь была далее защищена в виде кеталя 21Ь, после чего окисление по С=С-связи OSO4 в смеси Py-Et20 при -20°С приводит к 16аД7а-диолу 22Ь (41%). Инверсия конфигурации у С-16 была достигнута осуществлением последовательности

окисления по Сверну и восстановления реагентом Луче. Таким образом, холестановый агликон 25а был получен в 12 стадий с общим выходом 10%.

В 2001 году Jin с сотр. представили другой полный синтез OSW-1 (схема 6) [35], в котором для синтеза агликона также исходили из гидроксикетона 9 через диен 13а.

Схема 6

О

OSW-1

10-стадий 28%

a) TBSC1,1т, СН2С12, 25°С, 12 ч, 99%; b) СН3СН2Р Ph3Br THF, кипячение, 36 ч, 95%; с) Sе02 (0.5экв.), t-Bu02H (1.2 экв), 0°С, 2 ч, 97%; d) (СОС1)2, DMSO, СН2С12, -70°С, 96%; е) (i) Me3SiCl, 31, -78°С, 0.5 ч; (ii) EtOK, THF, 0°С; (iii) AcCl; f) (CH2OH)2, p-TsOH, CH2C12, 25°C, 5 ч, 75% из 30; g) t-BuOK, 0°C, THF, реагент Девиса, -78°C, 76%; h) LiAlH4, THF, -78°C, 0.5 ч, 97%; i) 4A° MS, CH2CI2, TMSOTf, -20°- 0°C, 0.5 ч, 71%; k) DDQ, CH2C12-H20, 25 °C, затем Pd(CN)2Cl2, ацетон-вода, 25°C, 2 ч, 81%.

В последнем была введена С16а-гидроксигруппа и затем окислена до кетона 30. Боковая цепь была введена 1,4-присоединением а-алкокси-винилкупрата 31 к 30, что дало силиленоловый эфир 32. Последний был превращен в енолацетат 33 ацетилированием кетогруппы при атоме С22 с помощью AcCl. Последующее генерирование енольной формы 34 действием

1-ВиОК [37,38], окисление реагентом Девиса и стереоселективное восстановление действием ЫА1Н4 при -78°С привело к требуемому транс-1613,17а-диолу 25а с выходом 97%. Таким образом, защищенный агликон 08"\У-1 был синтезирован в восемь стадий с общим выходом 48% [36].

Как показано, все синтезы агликона ОБММ включают интермедиа™ типа 21 и 25, имеющие структуру холест-16(17)-ен-22-она для дальнейшего превращения в желаемый т/?а//с-16,17-диол.

В 2001 г. Моггуску и сотр. сообщили о синтезе 08>¥-1 [39, 40], который был первым примером использования 16,17-эпоксида для построения транс-16,17-диола.

Схема 7

Однако исследования подтвердили, что общие методы раскрытия эпоксида не дают желаемых продуктов. Например, 16,17-эпоксидо-холестановое производное 35 претерпевает перегруппировку Вагнера-Меервейна при обработке муравьиной кислотой (схема 7).

При щелочных условиях раскрытия эпоксида 38 при участии аниона у атома С20 образуется основной продукт 40 (схема 8). Указанные 16а, 17а-

эпоксидные производные 38, 35 также резистентны к другим нуклеофилам в нейтральных условиях.

Схема 8

ОМе ОМе

В другой работе Моггус1а с сотр. [41] реализовали раскрытие оксиранового цикла 35 с использованием ЫОН/НгОг с образованием лактона 41, который затем превратили в целевой диол 43 в 3 стадии (схема 9).

Схема 9

СООС2Н5

СН2ОН*

43 ОМе

ОМе

В 2003 году Тиан с сотрудниками сообщили об еще одном синтетическом пути к агликону 08\У-1 с использованием диосгенинового скелета (схема 10) [42].

^ 15 стадий 9,5%

АсО

твяо

25а

a) РЬБН, ВР3* Е120, СН2С12, 20°С, 88%; Ь) Ренея N1, ЕЮН, кипячение, 93%; с) ¡. ТбСЬ Ру, 20°С; и. КОАс, ацетон-Н20, кипячение; Ш. Ас20, Ру, ЭМАР, 20°С, 75%; ё) ДМДО , ЫаНС03, 4 ч, 57%; е) ТбОН, диоксан- Н20, кипячение, 0.5 ч, 97%; 0 Н8СН2СН28Н, ВР3*Е120, АсОН, 2.5 ч, затем Ас20, 20 мин, 63%; и) Ренея N1;

b) (СН2ОН)2, НС(ОЕ% р-ТвОН, 20°С,6.5 ч, 85%; ¡) ОяС^, Ру, -78°С; .¡) (СОС1)2, ОМЭО, Et3N, -78°С до 20°С; к) К2С03, МеОН, 100%; 1) ТВ8С1, имидазол, ОМЕ, 87%; ш) ЫаВН4, СеС !3*7 Н20, ТОТ, 94%.

Раскрытие колец ЕЛ7 диосгенина 45 было реализовано методом Вудварда [43], что привело к С26-тиоацеталю 46. После восстановительной десульфуризации действием никелем Ренея и подходящей защиты 5(6)-двойной связи и СЗ гидроксильной группы в кольцах А/В, Е кольцо в 48 было раскрыто с помощью диметилдиоксирана (ДМДО) в 1,4-дикетон 49. Последующее деблокирование 5(6)-двойной связи и СЗ гидроксильной

гру�