Новые области применения 2-метил-глико-12,1-dl-2-оксазолинов в синтетической химии аминосахаров. Разработка новых подходов к синтезу мурамоилпептидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

//

национальная академия наук украины физико-химическш институт

им. А.В. БОГАТСКОГО

На правах рукописи

ПЕРТЕЛЬ Сергей Степанович

НОВЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 2-МВТИЛ-ГЛИКО--[г, 1-сП -2-0КСА30ЛИН0В В СИНТЕТИЧЕСКОЙ ШШ АШНОСАХАРОВ РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОДХОДОВ К СИНТЕЗУ • МУРАМОИЛПЕПТКДОВ

02.00.Ю - Биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Одесса 1996

Работа выполнена на кафедре органической химии Симферопольского государственного университета им. М.В. Фрунзе.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор В.Я. ЧИРВА

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор Довгань Ирина Валентиновна научный сотрудник, кандидат химических наук Ляхов Сергей Анатольевич

Ведущая организация: Киевский университет им. Тараса Шевченко.

Защита диссертации состоится 20 декабря 1996 г. в "//" час. на заседании специализированного Совета Д.05.14.02. по присвоению ученой степени кандидата наук в Физико-химическом институте им. A.B. Богатского HAH Украины по адресу: 270080, г. Одесса, Черноморская дорога, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-химического института им. A.B. Богатского HAH Украины.

Автореферат разослан ноября 1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат химических наук ~ Литвинова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблеад. Аминосахара, в частности 2-ами-ю-2-дезоксигексозы, широко распространены в природных объе-сгах. Достаточно часто они входят в состав структур, опреде-1яющих специфическую активность биополимеров. К таким струк-?урам относятся например детерминантные олигосахариды, обес-ючивающие антигенную специфичность, или бактериальный пеп-?идогликан, ответственный не только за механическую проч-юсть клеточной стенки, но и обладающий иммуноадъювантной жтивностью. Чрезвычайно важно то, что низкомолекулярные фрагменты биополимеров во многих случаях сохраняют биологи-[ескую активность, присущую полимерной молекуле. Это относи-'ся в том числе к мурамоилпептидам - фрагментам пептидогли-:ана бактериальной клеточной стенки, которые, как было показано в 1974 г. (ЕНоиг et а1.) обладают той же степенью адъ-шантной активности, что и целые микобактерии. Ценные биоло-•ические свойства этих и многих других производных аминоса-:аров делают актуальным синтез таких соединений, что в свою 1чередь стимулирует развитие новых синтетических методов хи-ми аминосахаров. Как представляется, богатые синтетические юзможности предоставляют химические превращения 2-замещен-:ых-глико-[2,1-(1]-2-оксазолинов - соединений, широко приме-яемых в последние годы в основном для синтеза 1,2-транс-гликозаминидов. В то же время практически неразработанными стаются варианты их использования для трансформации функци-нальных групп при атомах с-1 и с-2 в молекулах аминосаха-ов. Это определяет настоятельную необходимость изучения но-ых аспектов реакционной способности гликооксазолинов, а та-же разработки новых недеструктивных методов синтеза этих

веществ.

Цель работы. Целью настоящего исследования был поиск новых возможностей использования гликооксазолинов для регио-и стереоселективного введения и удаления функциональных груш при атомах с-1 и с-2 в молекулах аминосахаров, а также синтез новых аналогов МДП и ГМДП с применением вновь разработанных в ходе данной работы методов. В задачу исследования также входила разработка способов получения гликооксазолинов, а также соединений, применяемых для синтеза оксазолино-вых производных аминосахаров.

Научная новизна и практическая ценность работы. Разработан метод синтеза 2-метил-глико-[2,1-й]-2-оксазолинов из доступных перацетатов аминосахаров. Разработан метод получения 1-он производных аминосахаров, применяющихся для синтеза гликооксазолинов в мягких условиях, основанный на низкотемпературном 1-дезацетилировании полных ацетатов аминосахаров. Синтез и последующий кислотный гидролиз гликооксазолинов предложены в качестве метода стереоспецифического синтеза 1,2-цис-1-о-ацильных производных аминосахаров и метода селективного и-дезацилирования в присутствии сложноэфирных групп и лабильных гликозидных связей. Обнаружено, что 1-0, -ацильная группа в получаемых таким способом 1,2-цис-о-аци-льных производных способна претерпевать внутримолекулярную миграцию на атом азота аминогруппы. Установлено, что 2-ме-тилглюко-[2,1-а]-2-оксазолины способны взаимодействовать с ароматическими альдегидами с образованием гт-арилиденовых производных 2-амино-2-дезоксисахаров. Предложен механизм этого взаимодействия, предусматриващий гидролиз оксазолино-вого цикла и последующую конденсацию аминосахара с карбони-

пьным компонентом. Разработанные методы применены для синтеза ноеого лштофильного аналога ГМДП, а также для получения юного спейсерированного аналога МДП и коньюгата с холевой <ислотой на его основе. Изучены особенности водородного связывания в молекулах а- и {3-аномеров 1-ОН производного Муратовой кислоты. На основе полученных данных объяснены свойства этих веществ и явление зависимости аномерного соотноше-тя в растворе от концентрации изучаемого производного мура-ювой кислоты. 'Полученные в ходе данной работы результаты югут найти применение в иммунологических исследованиях, для юздания искуственных антигенов и синтетических вакцин.

Апробация полученных данных. Результаты настоящей рабо-'ы были представлены на XIV Менделеевском съезде по общей и фикладной химии (Ташкент, 1989), на XVI Украинской конфэре-щии по органической химии (Тернополь, 1992), на XVII Украинкой конференции по. органической химии (Харьков, 1995) и на [VIII Международном симпозиуме по углеводам (Милан, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано ю работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа »стоит из введения, литературного обзора, обсуждения резу-1ьтатов, экспериментальной части, выводов и списка литерату-)Ы из 177 наименований. Работа изложена на 139 стр., содер-мт 54 схемы и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Синтез 2-иетилглико-[ 2,1-<П -2-оксазожнов из ано-ерных смесей перацетатов ашшосахаров

Синтез 2-метилглико-[2,1-й]-2-оксазолинов непосредст-

венно из полных о.л-ацетатов амшюсахаров позволяет существенно упростить общую схему получения этих соединений, поскольку смеси аномерных перацетатов 2-амино-2-дезоксисахаров легкодоступны. Однако в отличие от некоторых других заместителей, например, атомов галогенов, ацетатная функция является плохой уходящей группой, поэтому получение гликооксазоли-нов даже из реакционноспособных 1,2-транс-1-о-ацетатов ами-носахаров (метод Андерсона, см. схема 1) осуществляется в

г>

ИНСОЕ

Схема 1.

более жестких условиях, чем синтез Лемье (см. схема 1), предусматривающий использование 1,2-транс-1-хлоридов. Прямой переход от 1,2-цис-1-0-ацетатов аминосахаров к глико-[2,1--с1]-2-оксазолинам возможен по механизму Этот процесс происходит при действии реагентов, аналогичных применяемым в методе Андерсона (кислоты Льюиса), но воздействие таких реагентов должно быть в этом случае более интенсивным. Теоретически возможность проведения превращения в менее жестких ус' ловиях сопряжена с повышением нуклеофильности амидного кислорода, поскольку такое повышение соответствует снижению концентрации реакционноспособного интермедиата - гликозил-ка-тиона. Нуклеофильность ациламидной группы увеличивается при депротонировании амидного азота, сопряженного с карбонильным кислородом, иод действием основания. Однако присутствие в реакционной среде кислотного катализатора исключает такой способ увеличения нуклеофильности кислорода карбонильной

группировки. Тем не менее метод депротонирования ацетамидно-го азота б среде, содержащей кислоту Льюиса был нами предложен и осуществлен на примере полностью ацетилированных Б--глюкозамина и Б-галактозамина. В этом случае роль основания, отщепляющего протон, выполняет активный металл - кальций или магний, а в качестве кислоты Льюиса применяется ио-дид алюминия. Как и ожидалось, использование этого приема позволило получить соотвествующие гликооксазолины из аномерных смесей перацетатов аминосахаров, содержащих преимущественно 1,2-цис-аномеры (см. схема 2). Обработка перацетатов В-глю-

гозамина и Б-галактозамина реакционной смесью, содержащей все вышеперечисленные компоненты за исключением металла, не приводит к протеканию реакции. В тоже время, интерпретация эоли металла как связывающего протон реагента находит свое юдтвержденме в том, что и в методике Лемье основание - гид-эокарбонат натрия - по нашим наблюдениям, может быть замене-то металлическим магнием. При использовании данного метода делевые гликооксазолины после хроматографической очистки Сыпи получены с выходами около 70% и охарактеризованы по омическим превращениям, спектральным данным и константам, совпадающими с литературными данными.

Н-рС-СН,

н

М"/" М - Са, М|

1 Кг ОАс; К» - Н

2 Е1 - Н; К,- ОАс

Схема 2.

2. Селективное 1-дезацетилирование полных ацетатов 2-дезокси-2-аминосахаров

Неполные ацетаты углеводов, содержащие свободный полу-ацетальный гидроксил, используются в частности для получения гликооксазолинов в условиях, исключающих деструкцию кис-лотолабильных соединений (Бовин и др. 1981). Из-за различий в реакционной способности ацетоксильных групп в молекулах перацетатов аминосахаров синтез 1 -он производных может быть осуществлен под действием многих мягких нуклеофилов. Но эти процессы недостаточно селективны и приводят к смеси соединений, в большей или меньшей степени обогащенной 1-ОН производным. Б качестве селективного реагента был предложен ацетат гидразина в диметилформамиде. По нашим наблюдениям селективность 1-дезацетилирования зависит не столько от применяемого реагента, сколько от температуры. При низких температурах снижается реакционная способность высокоактивных дезацетили-рующих агентов. Избирательность, которая достигается при их применении в этих условиях, значительно выше, чем избирательность, получаемая при более высоких температурах для низких концентраций этих веществ или же в случае применения ма-лореакционноспособных дезацетилирующих средств. В связи с , этим для селективного освобождения полуацетального гидрокси-ла нами был избран метилат натрия в метаноле. Его селективность начинает проявляться при температуре около -60°с и достаточная реакционная способность сохраняется до -90°с. Данный реагент при -8б°с проявляет высокую селективность. Так, при 1-дезацетилировании перацетата ю-глюкозамина до достижения максимального содержания 1-он производного выход ого составляет 86%, содержание непрореагировавшего полного ацетата

4 В^ННАсгК^Н

Схема 3.

1%. Обработка синтеза после низкотемпературного 1-дезацети-лированйя весьма проста, - она заключается в нейтрализации реакционной среды и упаривании раствора. В то же время использование ацетата гидразина предусматривает многократную тромывку хлороформного раствора смеси полученных веществ во-цным раствором наС1, необходимую для удаления избытка гидра-зинацетата и гидразида уксусной кислоты. Это сопряжено с неизбежными потерями растворимых в воде продуктов дезацетили-эования. Применение, ацетата гидразина иногда сопряжено с фотеканием побочных реакций. В частности, в случае производных мурамовой кислоты, например соединения 8, взаимодейст->ие с этим реагентом, по-видимому, приводит к образованию юответствумдего гидразида.

3. Селективное И-дезацилирование в молекулах полных -ацетатов-2-ацилашшо-2-дезоксисахаров. Синтез 1,2-цис-1--ацильных производных аминосахаров

Селективный гидролиз амидной связи в присутствии слож-оэфирной и других лабильных функциональных групп невозможен ри использовании традиционных реагентов. В отличие от ами-ов, имидоэфиры чрезвычайно легко поддаются кислотному гид-олизу по связи Однако синтез имидоэфиров из амидов в

общем случае осуществляется в жестких условиях. Отличительной чертой химии 2-ациламнно-2-дезоксисахаров является относительная легкость образования имидоэфиров (2-замещенных глико-[2,1-(1]-2-оксазолинов) в реакциях многих производных этих соединений. Это позволяет, по нашему мнению, использовать получение и гидролитический распад 2-алкил-глико-[2,1--¿Ьг-оксазолинов в качестве удобного метода селективного м-дезацилирования. Использование описываемого подхода для селективного м-дезацилирования подразумевает, что не только стадии образования и гидролиза оксазолинового производного, но и вся цепь превращений, ведущая к оксазолинам проходит под действием мягких реагентов. Этому условию удовлетворяют имеющиеся методы селективного 1-о-дезацетилирования (см. раздел 2), а также способы синтеза ацилгликозилгалоге-кидов из 1-он-производных. Результатом кислотно-катализируемого гидролитического расщепления оксазолинового цикла является также и то, что у углерода гликозидного центра формируется о-ацильная группа, имеющая 1,2-цис-конфигурацию. Ряд превращений, демонстрирующих возможность селективного ы-дез-ацилирования, а также образования 1,2-цис-1-о~ацильннх производных был осуществлен наш исходя из известного 2-ме-тил-(з,4,6-три-0-ацетил-1,2-дидезокси-а-Б-глюкопирано)-[2,1--й]-2-оксазолина (см. схема 4). Его гидролиз производили в диоксане в присутствии хлороводорода. Ацилирование полученного гидрохлорида 5 осуществляли действием бутаноилхлорида в присутствии пиридина. Как выяснилось, использование на этой стадии реагентов, менее реакционноспособных чем хлорат'идри-да и ангидриды кислот, например, и-гидроксисукцинимидных эфиров малоэффективно. Это связано с конкурентным внутримо-

N НСО<СНа)аСНэ ННАс

6 7

Схема 4.

окулярным N-ацилированием вследствие нуклеофильной атаки i30Ta аминог-руппы по карбонильному углероду 1-о-эцетильной функции. В присутствии пиридина при 45°с эта реакция обычно завершается в течение 30-45 минут. В результате этого провеса происходит миграция ацильного остатка с 0-1 на атом эзота и образуется 2-ацетамидо-з,4,б-три-о-ацетил-2-дезокси--D-глюкопираноза 3. При ацилировании вещества 5 бутаноилхло-шдом получается исключительно 2-бутаноиламино-з,4,б-три-о--ацетил-2-дезокси-а-Б-глюкопираноза б. Переход бутаноильной фугшы с аминного азота на о-1 может быть осуществлен через >бразование 2-пропил-(3,4,6-три-о-ацетил-1,2-дидезокси-а-п--глюкопирано)-[2,1-с1]-2-оксазолина. Для его получения предайте льно 1-дезацетилировали N-бутироильное производное G. !атем, обрабатывая 1-он производное тионилхлоридом, синтези-ювали соответствующий гликозилхлорид, который использовали [ля получения оксазолина по методу Лемье. Оксазолин гидроли-ювали в присутствии HCl и ацетилировали продукт уксусным нгидридом в пиридине. Полученное таким образом 1-о-бутано-

ильное производное 7 содержит в 1Н-ЯМР-спектре сигнал н-1 в области 6,13 м.д. с константой спин-спинового взаимодействия

^ а - 3,5 Гц, что свидетельствует о 1,2-цис-конфигураций. О *

том, что в результате проведенных реакций произошло перемещение бутаноильного остатка на 0-1 говорит то, что селективное 1-дезацилирование полученного вещества, в отличие от 1--дезацетилирования ы-бутаноильного производного 6, приводит к соединению 3, которое может быть также синтезировано из гидрохлорида 5 в результате внутримолекулярного 11-ацетилиро-вания, а также селективным 1--дезацетилированием 2-ацетамидо--1,3,4,6-тетра-о-ацетил-2-дезокси-Б-глюко1шранозы.

4.Синтез нового лилофильного глюкозаиинилиурамоилпептида

Так же как м-ацетилмурамоилдипептид (МДП), и-ацетилглю-козаминил-ф 1-»4)-м-ацетилмурамоил-ь-аланил-Б-изоглутамин (ГМДП) представляет собой-фрагмент бактериальных пептидогли-канов. Интерес к этому соединению и его производным связан с проявляемой ими биологической активностью, в том числе адъю-вангной и противоопухолевой, которая в ряде случаев выше, чем соответствующая активность мурамоилпептидов. Распространенным способом повышения биологической активности мурамоилпептидов является синтез их липофильных производных. Однако синтез лилофильного производного ГМШ, предусматривающий введение гидрофобного фрагмента по аминогруппе дисахарида, до сих пор не осуществлен. По-видимому, это связано со сложностью синтеза производных ГМДП вследствие проблемы гликози-лмрования по 4-он-группе мурамовой кислоты. В то же время был разработан полусинтетический способ получения ГМДП исходя из к-ацетплглюкозаминил-ф 1->4)-н-ацетилмурамовоЯ кислоты

- дисахарида, выделенного из клеточных стенок бактерий после их деградации лизоцимом (Ростовцева и др. 1981). Освобождение аминогруппы в таком дисахариде сопряжено с применением жестких рагентов, кроме того, невозможно провести селективное деблокирование одной из двух имеющихся аминогрупп. Разработанный нами метод мягкого н-дезацилирования (см. раздел 3) позволяет селективно деблокировать аминогруппу сахара, находящуюся на восстанавливающем конце молекулы дисахарида (см. схема 5). Полностью ацетилированный метиловый эфир и-

1. Ас,0/Ру

2. СН.Н,

ЛНАс ) ЛНАс

Н,СО1С00Н

ОАс

в 1 ННАс

Н,С(5НС00СН,

V, Ь, с

1. на ^ 2. сн><сн!>14сос1>

Ру

<1, «, 1, К

ИНСОССНАчСН, 1,С£НСО-ОРОВ11

ОАс

ннсосснр14сн,

н

11 а. МеОНа ЫеОН

Ь. БОС! а

<1. КОН. Н,0 с. Е14ЫВг ИаНСО,

ННаХСН^чСН, Н,ССНСО -Ь-А1а-0-«С1п

е. Ас»0/Ру ТРА-ОРОВ11 ОСС Ру

НОБи

Схема 5-

■ацетилглюкозаминшНр 1-*4)-к-ацетилмурамовой кислоты иодве-)гали низкотемпературному 1-дезацетилированию под действием ютилата натрия в метаноле как описано в разделе 2. Получению 1-он производное использовали для синтеза оксазолина 9,

который подвергали кислотному гидролизу, после чего освободившуюся аминогруппу остатка мурамовой кислоты ацилировали пальмитоилхлоридом в присутствии пиридина. Таким образом синтезировали и-пальмитоильное производное ю. Сложноэфирные защиты в соединении ю удаляли с помощью щелочного гидролиза, после чего вещество реацетилировали. м-Гидроксисукцини-мидный эфир полученной кислоты, синтезированный дициклогек-сижарбодиимидным методом, без выделения конденсировали с бензиловым эфиром ь-аланил-Б-изоглутамина. Далее в гликопе-птиде 11 удаляли защитные группы с помощью гидрогенолиза и дезацетилирования по Земилену. Таким образом получали целевой липофильный аналог ГМДП - 1Ы2-о-[2-пальмитоиламино-4-о--(2-ацеташадо-2-дезокси-р-Б-глюкопиранозил)-2,з-дидезокси--Б-глюкопираноза-з-ил]-Б-лактоил}-ь-аланил-в-изоглутамин.

5. Синтез И-ариладеновшс производных 2-амино-2-дезок-сисахаров из 2-ыетил-глико-[2,1-сП-2-оксазолинов

Ы-Арилиденовые производные аминосахаров используются для временной защиты аминогрупп в этих соединениях. Синтез шиффэвых оснований обычно осуществляется путем прямой конденсации первичного амина с ароматическим альдегидом в присутствии протонных кислот. Использование имидоэфиров для синтеза шиффэвых оснований не описано в литературе. Однако сходство химического поведения имидоэфиров со свойствами простых азометинов позволило предположить, что 2-метил-гли-ко-[2,1-й]-2-оксазолины могут взаимодействовать с карбонильными соединениями. Как оказалось, в присутствии каталитических количеств протонных кислот гликооксазолины быстро реагируют с ароматическими альдегидами, образуя соответствующие ы-арилиденовые производные (см. схема б). Следует отметить,

13 НН, Ы=СНАг

Н Аг 2-гадрокс>-6-((ронфевял 16 Аг 3-н«тро+вв«л 13 Аг 2-гидрохси»внжл 17 Аг 4-иктроф«в«л

Схема 6.

что в данном случае, как и при гидролизе гликооксазолинов, в результате реакции у с-1 формируется о-ацильный заместитель, имеющий 1,2-цис-конфигурацию. Структура синтезированных соединений подтверждена их превращениями, а также данными Ж и ПМР спектроскопии. О 1,2-цис-конфигурации аномерного центра свидетельствует дублет Н-1 в области 6,2 м.д., с константой ССВ - 3,5-4 Гц. Механизм образования шиффовых оснований из гликооксазолинов, по-видимому, включает в себя стадию гидролиза оксазолинового производного под действием воды, выделяющейся при конденсации амина 13 с карбонильным соединением. Амин 13 получается при взаимодействии гидрохлорида 5 с избытком оксазолина, выступающего в этом случае в качестве основания. Другим продуктом этой реакции является соль оксазолина 12. Это соединение черезвычайно легко подвергается гидролизу с образованием гидрохлорида 5. Реакция, проходящая по такому механизму, должна катализироваться не только кислотой, но и гидрохлоридом 5. Действительно, было установле-

но, что прибавление этого соединения к раствору 2-метил-(з, 4,6-три-о-ацетил-1,2-дидезокси-а-Б-глюкопирано)-[2,1-с1]-2--оксазолина и ароматического альдегида в абсолютном диоксане вызывает взаимодействие между компонентами, причем гидрохлорид 5 не расходуется в процессе реакции. Полученные вещества идентичны и-арилиденовым производным, синтезированным ранее с помощью протонного катализа.

6. Синтез й-спейсерированного производного ыурамоил-дипептида и коныогата МДП-холевая кислота

Спейсерированные мурамоилпептиды, предназначенные для связывания с полимолекулярными носителям, природными антигенами, синергаторами и другими веществами, были получены несколькими путями на основе различных вариантов присоединения спейсерного фрагмента к молекуле МДП. До настоящего времени не реализован подход, предусматривающий введение спейсерного фрагмента по аминогруппе мурамовой кислоты. Разработанный нами метод мягкого селективного Ы-дезацилирова-ния (см. раздел з) целесообразно использовать для создания м-спейсерированного мурамоилдипептида. Синтез осуществлен исходя из защищенной мурамовой кислоты 18, полученной традиционным способом иеап1ог а1. 1963) (см. схема 7). Вещество метилировали диазометаном, гидролизовали ацетальную защиту, ацетилировали и удаляли бензилгликозидную функцию с помощью каталитического гидрогенолиза. Синтезированное таким путем 1-он производное 19 использовали для освобождения аминогруппы мурамовой кислоты по методу описанному в разделе з. Далее аминогруппу ацилировали смешанным ангидридом 1Ы;-Вос--6-аминокапроновой кислоты и изобутилового эфира угольной кислоты. Следующая стадия синтеза спейсерированного мурамил-

пептида - деблокирование и активация карбоксила в соединении 20, несмотря на кажущуюся простоту, представляет собой достаточно сложную синтетическую задачу. Дело в том, что вследствие сближенности лактильного остатка и 4-он группы в молекуле мурамовой кислоты любая активация карбоксильной группы приводит к формированию стабильного ненапряженного лакто-нового цикла. Поэтому синтез активированных производных му-рамовых кислот невозможен без сохранения защиты при 0-4. Селективное расщепление метилового эфира в полном ацетате 20 не достигается даже при использовании очень мягких условий гидролиза. В этом случае в первую очередь взаимодействует наиболее реакционноспособная ацетатная группировка при с-1. Однако затем гидролизуется сложный эфир мурамовой кислоты, и поскольку не затрагивается защита при 0-4, последующее реа-цетилирование не приводит к образованию лактона. Установлено, что наиболее подходящим реагентом для освобождения карбоксильной группы по вышеприведенной схеме является гидрокарбонат натрия в водном диоксане. Гидролиз производного 20 в этой среде в течение 7 суток при комнатной температуре приводит после ацетилирования к соответствующей кислоте с 80% выходом. Полученную кислоту активировали и конденсировали с бензиловым эфиром Ь-аланил-Б-изоглутамина. Спейсерированный мурамилдипептид 20 является базовой структурой, на основе, которой могут быть получены конъюгаты с гаптенами, полимолекулярными носителями и иными веществами, содержащими активированные карбоксильные функции. Известно, что холестерин и структурно подобные ему соединения, в частности холевые кислоты, прочно удерживаются биомембранами. В этой связи представляет интерес синтез конъюгата спейсерированного мурамил-

ОАс

нахенлинвос

СНаСНСО -Ь-А1«-В-|-С1 п

а. СН»Н«, Ь. НжО, СН,СООН, с. Ас,О, Ру, <1. Нд/Р<1, с. БОСЦ, I. Н«НСО, ЕиКС1, с. НС1, Н,0. Ь. Ру, ¡ВиОСООССКСН ^зННВос, 1. Н«НСО,, Н,0, у НОБи, БСС, к. БРОВг!, Е^Н, 1. НСООН, т. СЬоЮНи, п. СН,ОН», СНзОН

Схема 7.

пептида и холевой кислоты, содержащей удобную для связывания карбоксильную группу. Аминогруппу спейсера деблокировали муравьиной кислотой и затем ацилировали и-гидроксисукцинимид-ным эфиром холевой кислоты. Получали защищенный коньюгат 22 имеющий в 1н-ЯМР спектре сигналы протонов, соответствующие углеводной части, фрагментам холевой кислоты и дипептида. Удаление оставшихся защитных групп осуществляли с помощью гидрогеноляза и дезацетилирования по Земплену, в результате чего получали целевой гликопептид 23.

7. Влияние водородного связывания на свойства аноме-ров 2-ацетамидо-4,6-ди-0-ацетил-2-дезокси-3-0-[СЮ-1-Сиеток-сикарбонил) этил] -Э-глюкошранозы

Использованное нами для синтеза мурамоилпептида (раздел

6) 1-он производное мурамовой кислоты 19, как выяснилось обладает рядом особых свойств, нехарактерных для сложных эфи-ров аминосахаров, содержащих свободный полуацетальный гидро--ксил. Такие вещества практически не кристаллизуются, так как представляют собой смеси, поскольку подвержены таутомерным превращениям и могут образовывать разнотипные водородные связи. В то же время а-аномер рассматриваемого 1-он производного мурамовой кислоты легко кристаллизуется в чистом состоянии даже из растворов, содержащих р-аномер и значительные количества посторонних компонентов. Аномерное соотношение для 1-он производного м-ацетил-в-глюкозамина 3 в хлороформе, вследствие наличия аномерного эффекта смещено в сторону а--аномера. Оно составляет 6:0,7 (а:(3). Однако для производного и-ацетилмурамовой кислоты 19 равновесная аномерная смесь обогащена р-аномером. Для хлороформного раствора с концентрацией 3,2- ю~3 моль/л оно составляет 6:9 (оср). ИК-спектр раствора производного Б-глюкозамина в хлороформе содержит полосу поглощения неассоцшрованных и-н-групп в области 3440 см-1 и широкую полосу, соответствующую колебаниям ассоциированных он-групп в области 3500-3300 см-1. ИК-спектр хлороформного раствора как а- так и р-аномера производного мурамовой кислоты имеет узкую полосу при 3330 см-1, соотвествущую колебаниям ассоциированных 1 и он групп. Несомненно, что причиной такого резкого отличия свойств производных глюкоза-мина и мурамовой кислоты является наличие в молекуле мурамовой кислоты лактильного фрагмента, присоединенного через атом 0-2. Тем не менее не ясно, каким образом остаток молочной кислоты, достаточно удаленный от аномерного центра, может влиять на свойства этого соединения, обусловленные про-

цессами, происходящими при с-1.

Для выяснения природы этого влияния был проведен ренге-ноструктурный анализ кристаллов а-аномера рассматриваемого производного мурамовой кислоты. Молекулярная структура соединения приведена на схеме 8. Установлено, что в молекуле данного вещества имеется внутримолекулярная И-Н---0 водородная связь между карбонильным кислородом лактильного остатка

Схема 8.

и атомом водорода ацетамидной группы. Кроме того, есть о-н---о межмолекулярная водородная связь между гидроксилом одной молекулы и карбонильным кислородом ацетамидной группы другой молекулы. В ИК-спектре вещества в хлороформе имеется полоса поглощения ассоциированных гидроксилов в области 3330 см-1, а также полоса поглощения несвязанных он-групп в области збю см-1. Разбавление раствора приводит к резкому возрастанию интенсивности полосы колебаний неассоциированных гидроксильных групп. По нашему мнению, склонность а-аномера производного 19 к легкой кристаллизации связана с образовы-

ванием этим соединением исключительно межмолекулярных ох-н-•-ов'связей. В данном случае наличие внутримолекулярной водородной связи ы-н---о7 приводит к фиксации ацетамидной группы, имеющей пленарное транс-строение, в таком положении, при котором карбонильный кислород находится на большом удалении (4,21 А) от водорода гликозидного гидроксила и не способен взаимодействовать с ним с образованием второй внутримолекулярной связи. В то же время, например, в молекуле производного о-глюкозамина 3, по-видимому, есть возможность внутримолекулярного связывания из-за отсутствия такой фиксации и возможности перемещения ацетамидного карбонила к 1-он группе при повороте вокруг связи са-н. В молекуле р-аномера изучаемого производного мурамовой кислоты имеются те же условия для замыкания внутримолекулярной водородной связи и фиксации ацетамидной группы, что и в а-аномере. Однако в этом случае гликозидный гидроксил находится в р-поло-жении и сближен с ацетамидным карбонилом, что должно благоприятствовать взаимодействию между ними. р-Аномер получали в индивидуальном состоянии при разделении смеси аномеров с помощью колоночной хроматографии. В его 1н-ЯМР-спектре имеется низкопольный дублет (4,49 м.д.) аномерного протона с КССВ ^ 2= 8 Гц, что свидетельствует о р-конфигурации аномерного центра. ИК-спектр этого соединения в хлороформе содержит полосу поглощения ассоциированных гидроксилов в области 3330 :м-1. В отличие от спектра а-аномера здесь имеется лишь незначительное поглощение в области збю см-1, соответствующее свободным он-грулпам, и интенсивность его не увеличивается три двадцатипятикратном разбавлении раствора, что свидетельствует о внутримолекулярном характере водородной связи. В

связи с этим становится понятным смещение в пользу ß-аномера соотношения между аномерными формами для производного мура-мовой кислоты по сравнению с таковым для тетраацетата D-глю-козэмина. Очевидно, что большее относительное содержание ß--аномера определяется стабилизацией ß-конфигурации за счет внутримолекулярного взаимодействия. Изложенные выше различия в характере водородных связей для аномеров метилового эфира 4,6-ди-о-ацетил-н-ацетилмурамовой кислоты, как представляется, должно приводить к возникновению эффекта различной устойчивости аномерных форм этого вещества при разбавлении. Действительно, уменьшение концентрации а-аномера ведет к разрушению образуемых этим соединением межмолекулярных водородных связей. При этом получаются молекулы, гликозидный гидроксил в которых не имеет возможности взаимодействовать с протоно-акцепторной группой. При наличии катализатора аномеризации они переходят в ß-аномер, поскольку он стабилизирован внутримолекулярной водородной связью, устойчивость которой не зависит от разбавления. Этот эффект был обнаружен нами для хлороформного раствора, содержащего следовые количества HCl в качестве катализатора аномеризации. При концентрации 6,4-10 моль/л соотношение между количествами аномерных форм составляет 6:5 (ocß), при разбавлении раствора до концентрации 3,2-ю-3 моль/л оно увеличивается до 6:9 (ct:ß).

ВЫВОДЫ

1. Разработан метод синтеза 2-метил-глико-[2,1-й]-2-ок-сазолинов из аномерных смесей перацетатов 2-дезокси-2-амино-сахаров.

2. Предложен новый способ селективного 1-о-дезацетили-рования полных ацетатов 2-дезокси~2-аминосахаров.

3. Изучены особенности внутримолекулярного взаимодействия в а- и р-аномерах 1-он-производного мурамовой кислоты -2-ацетамидо-4,6-ди-о-ацетил-2-дезокси-з-о-[Ш)-1-(метоксика-рбонил)этил]-В-глюкопиранозы. Показано, что аномальные свойства аномеров объясняются образованием системы внутри- и уюжмолекулярных водородных связей.

4. Обнаружено и объяснено явление зависимости аномерно-го соотношения в растворе от концентрации изучаемого производного мурамовой кислоты.

5. Разработан метод селективного и-дезацилирования 1роизводных 2-ациламино-2-дезоксисахаров, содержащих сложно-эфирные группы и кислотолабильные гликозиднне связи.

6. Предложен способ стереоспецифического синтеза 1,2--цис-1-о-ацильных производных аминосахаров. Обнаружено явле-ше внутримолекулярной миграции ацильного остатка в молекулах 1,2-цис-о-ацильных производных 2-амино-2-дезоксисахаров.

7. На основе разработанных методов осуществлен синтез ишофильного глюкозаминилмурамоилпептида - ы-ацетилглюкоза-яшил- (р 1 -> 4) ^-пальмитоилмурамоил-ь-аланил-В-изоглу тамина.

8. Обнаружено новое проявление реакционной способности эксазолиновых производных аминосахаров. Установлено, что 2--метил-глюко-[2,1-й]-2-оксазолины способны взаимодействовать з ароматическими альдегидами с образованием и-арилиденовых производных 2-амино-2-дезоксисахаров. На основе этой реакции разработан новый метод синтеза и-арилиденовых гфоизводных аминосахаров.

9. Предложен способ селективного расщепления сложных эфиров мурамовой кислоты, исключающий образование б-лактона три активации полученных защищенных производных.

ю. На основе разработанных методов осуществлен синтез гьспейсерированного аналога МДП - и-[6-(трет-бутилоксикарбо-ниламино)гексаноил]-мурамоил-Ь-аланил-Б-изоглутамина. Синтезирован новый липофильный мурамоилпептид, содержащий остаток природной холевой кислоты - л-[6-(холиламино)гексаноил]-му-рамоил-Ь-аланил-Б-изоглу т амин.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Земляков А.Е., Чирва В.Я., Курьянов В.О., Пертель С.С. Синтез липофильных гликозидов МДП и ГМДП. //XIV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Ташкент: Рефераты докладов и сообщений. / М.: Наука, 1989.^ .1.-С.437.

2. Курьянов В.О., Земляков А.Е., Пертель С.С., Андронова Т.М., Чирва В.Я. Синтез липофильных гликозидов о-ДО-аце- ' тилглюкозаминил)-(р-Ь4) н-ацетилмурамоил-ь-аланил-Б-изоглу-тамина. // Биоорган, химия.-1990.-Т.16.-N10.-С.1393-1397.

3. Пертель С.С., Земляков А.Е., Чирва В.Я. Новый метод 1-дезацетилирования в ряду перацетатов аминосахаров. // Те-зи доповздей XVI Укр. конференцп з орг. х!мИ. Терноп1ль, 1992.-С.227.

4. Пертель С.С., Чирва В.Я. Новый способ синтеза 2-ме-тилглико-[2,1-й]-2-оксазолинов из аномерных смесей перацетатов аминосахаров. // Журнал органич. химии.-1993.-и 5.-

С.1051-1053.

5. Пертель С.С., Чирва В.Я. Новый способ 1-дезацетилирования перацетатов аминосахаров. // Хим. природ, соедин.-1994.^ 2.-С. 177-179.

6. Пертель С.С., Чирва В.Я. Синтез нового липофильного производного ГМДП - о-(к-ацетилглюкозаминил)-{р-(Ь4)-1«-па-

[ьмитоилмурамил-ь-аланил-Б-изоглутамина // Биоорган, химия.-995.~T.21-N 6. С.474-478.

7. Пертель С.С., Кадун А.Л., Чирва В.Я. Образование и iaскрытие оксазолинового цикла в молекулах 2-амино-2-дезок-исахаров - способ осуществления внутримолекулярной миграции цильного остатка с аминогруппы на гликозидный гидроксил // иоорган. химия.-1995.-Т.21.-N 3.-С.226-229.

8. Пертель С.С., Чирва В.Я. Селективне л-дезащШруван-я в молекулах повних о.м-ацетапв 2-ам!ло-2-дезокс1цукр1в.

/ Тези допов!дей Укр. конф. з орг. xiMii. XapKiB, 1995.-.251

9. Пертель С.С., Чирва В.Я. Нове л1поф!льне пох!дне урам1лдипептиду, яке метить залишок природно'1 холево! ислоти. // Тези доповЩей Укр. конф. з орг. xiMii. XapKiB, 995.-С.607.

10. Pertel S.S;, Chirva V.Ya., Kravzov V.Ch., Simonov u.A., Backinowsky L.V. The anomeric ratio of 2-acetamido-4,6-di-0-acetyl-2-deoxy-3-0-[D-1-(methoxycarbonyl)-ethyl]-D-glucopyranose is concentration-dependent // Abstracts

i XVIII International carbohydrate symposium.-1996.-Milano Italy).-Abstract AP 142. P.201.

Пертель С.С. Новые области применения 2-метил-глико-[2,1 -dl-2-оксазолинов в синтетической химии аминосахаров. ззработка новых подходов к синтезу мурамоилпептидов. Дис-зртация в виде рукописи на соискание ученой степени канди-зта химических наук по специальности 02.оо.1 о - Виооргани-зская химия, химия природных и физиологически активных ве-эств. Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН

Украины. Одесса, 1996. Защищается ю научных работ, в которых описываются новые методы получения глико-[2,1-й]-2-окса-золинов, N-арилиденовых и 1,2-цис-1-0-ацильных производных аминосахаров, методы селективного 1-о- и N-дезацетилирова-ния. Обнаружено явление зависимости аномерного соотношения производного мурамовой кислоты от концентрации вещества. Синтезированы новые лииофилъные и спейсерированные мурамоилпе-птиды.

Pertel S.S. The new fields of usage of 2-methyl-glyco--[2,l-d]-2-oxazolines in synthetic chemistry of aminosugars. The developing of new paths of muramylpeptides' synthesis. The manuscript of dissertation has been presented for the receiving of the the degree of the Candidate of Sciences (Chemistry), speciality 02.00.10 - Bioorganic Chemistry, Chemistry of natural and physiologically active compounds. A.V.Bogatsky Physico-Chemical Institute of the National Academy of Sciences of the Ukraine. Odessa, 1996.The 10 scientific publication are defended, witch contain the new methods of preparing of glyco-[2,1-d]-2-oxazo.lines, N-aryli-denes and 1,2-cis-1-0-acylic derivatives of arninosugars, methods of selective 1-0- and N-deacylation. The phenomenon of dependence of anomeric ratio from concentration of mura-mic acid derivative was discovered. The new lypophilic and spacered muramylpeptides was synthesized.

Ключевые слова: гликооксазолины, мурамоилпептиды, селективное о- и N-дезацетилирование, основания Шиффа, водородное связывание, аномерное соотношение.