Синтетический дизайн потенциальных промоторов полимеризации β-тубулина на основе каркасных структур адамантанового и бицикло[3.3.1]нонанового типа тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

Нуриева Евгения Владимировна

СИНТЕТИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПРОМОТОРОВ ПОЛИМЕРИЗАЦИИР-ТУБУЛИНА НА ОСНОВЕ КАРКАСНЫХ СТРУКТУР АДАМАНТАНОВОГО И БИЦИКЛО[3.3.1]НОНАНОВОГО ТИПА

02.00.33 - Органическая химия 02.00.10 - Биоорганическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи 1

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре органической химии Химического факультета Московского ордена Ленина, ордена Октябрьской революции и ордена Трудового красного знамени государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научные руководители:

Кандидат химических наук, доцент

О.Н. Зефирова

Заслуженный деятель науки РФ, доктор химических наук, профессор

Н.В. Зык

Официальные оппоненты: Доктор химических наук, профессор В.В. Семенов (Институт Органической

Химии им. Н.Д. Зелинского РАН)

Доктор химических наук, профессор МЛ. Мягкова (Институт Физиологически

Защита состоится 25 мая 2005 года в 1100 ч на заседании Диссертационного Совета Д 501.001.69 по химическим наукам при Московском государственное университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП, Москва, В-234, Ленинские горы, МГУ, Химический факультет, аудитория 337.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан 25 апреля 2005 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

Активных Веществ РАН)

Ведущая организация:

Институт Элементоорганических Соединений им. А.Н. Несмеянова РАН

доктор химических наук, доцент

О

Т.В. Магдесиева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Во второй половине XX века из природных источников -экстрактов коры Taxus brevifolia - было выделено химическое соединение таксол (паклитаксел), которое обладало высокой аффинностью к клеточному белку р-тубулину и проявляло противоопухолевую активность. Сложная и необычная структура этого дитерпе-нового соединения, а также уникальный механизм его действия, стимулировали появление огромного количества работ (химических, биологических, фармакологических и медицинских) по изучению его молекулы. Было синтезировано множество аналогов таксола, близких по структуре к природной молекуле и представляющих собой лишь незначительные модификации последней.

В настоящее время таксол используется в клинической практике как противоопухолевое средство, однако его применение существенно ограничивается сложностью его структуры и вытекающей из этого необходимостью получения таксола полусинтетическим путем из природных источников. Именно поэтому в последние годы возник интерес к решению важной проблемы создания новых классов чисто синтетических, "структурно упрощенных" соединений, обладающих подобной таксолу активностью. Дизайн таких аналогов базируется на идее о возможности замены дитерпенового фрагмента в молекуле таксола на другой, менее сложный фрагмент. В русле этой научной тенденции и находится настоящая работа.

Цель работы. Задачей настоящего исследования явилось изучение возможности создания новых классов потенциальных лигандов на основе каркасных структур

адамантанового и бицикло[3.3.1]нонанового типа. Выполнение этой работы включало в себя осуществление классической для медицинской химии (medicinal chemistry) логической цепи исследований: 1) компьютерное моделирование и предсказание структур; 2) их синтетическая реализация и 3) тестирование на биологическую активность.

Научная новизна и практическая значимость работы. В работе предпринята попытка создания новых структурных классов лигандов, обладающих способностью взаимодействовать с белком С этой целью осуществлен дизайн таких

соединений с использованием всех разнообразных подходов современной органической химии и компьютерного моделирования (в частности, докинга лигандов в модель тубулина) и выявлена возможность замены дитерпенового ядра таксольной молекулы на «упрощенный» бицикло[3.3.1]нонановый и адамантановый фрагмент. По результатам компьютерных исследований проведен направленный синтез модельных соединений, которые были получены и описаны впервые. Установлено строение, изучены физико-

химические свойства, проведен анализ ЯМР спектров всех синтезированных веществ, структура некоторых новых соединений доказана методом рентгеноструктурного анализа. В ряде случаев уточнены и дополнены характеристики уже известных веществ. В процессе синтеза разработан ряд новых синтетических методик (в том числе препаративных). В работе изучены реакции, представляющие интерес для химии каркасных соединений, в частности этерификация каркасных спиртов аминокислотами, реакция Байера-Виллигера для замещенных адамантанонов, раскрытие замещенных оксагомоадамантанонов. Впервые на основе реакции раскрытия оксагомоадамантанонового фрагмента синтезирован ряд тризамсщенных бицикло[3.3.1]нонанов. Все синтезированные модельные соединения были протестированы на биологическую (тубулин-полимеризующую) активность. Обнаружено активное вещество, способное стимулировать полимеризацию тубулина до протофиламентов. Это вещество может являться соединением-лидером в последующих исследованиях по созданию "упрощенных" аналогов таксола.

Апробация работы. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 статей и 6 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях и семинарах. Результаты работы докладывались на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003), на Международном Симпозиуме «Advances in Synthetic, Combinatorial and Medicinal Chemistry» (Москва, 2004), на IV Всероссийском научном семинаре «Химия и медицина» (Уфа, 2003), на IX международной научной конференции «Химия и технология каркасных соединений» (Волгоград, 2001), на Международной конференции «Химия в Московском университете в контексте российской и мировой науки» (Москва, 2004), на конференции: «История химии: область науки и учебная дисциплина» (Москва, 2001), а также на Международной школе-конференции «Органический синтез в новом столетии); (YSCOS-3, Санкт-Петербург, 2002), где работа была отмечена первой премией.

Данная работа выполнена при поддержке Гранта Президента России НШ-2051.2003.3 и грантов РФФИ 02-03-32790, РФФИ 04-03-32937.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 144 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, в котором систематизирована информация о биологически активных конформациях таксола и основных синтетических стратегиях его получения, а также проанализированы данные по зависимости активности аналогов таксола от их структуры, обсуждения результатов собственного исследования, экспериментальной части и выводов; содержит 7 таблиц, 25 схем реакций и список цитируемой литературы из 341 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Создание обобщенных моделей потенциальных лигандов тубулина на основе каркасных структур.

Дизайн «упрощенных» аналогов таксола базируется на гипотезе о том, что основная функция дитерпенового полициклического скелета природной молекулы состоит в обеспечении определенного пространственного расположения заместителей, важных для связывания с тубулином В таком случае полициклический скелет, в принципе, может быть заменен на структурно «более простой» фрагмент, например, на бицикло[3 3 1]нонановый, имеющий структурное сходство с системой колец АВ молекулы таксола (рис 1)

Рис. 1. Бицикло[3 31]нонановый и таксановый скелеты (рядом показана молекула таксола)

Наложение структур бицикло[3 3 1]нонана и таксола в конформации «гидрофобный коллапс», проведенное с помощью компьютерной программы HyperChem (Release б 03 for Windows Molecular Modeling System), показало, что введением в определенные положения бицикло[3 3 1]нонанового скелета различных заместителей, присутствующих в молекуле таксола, можно добиться такого их пространственного расположения, которое окажется весьма близким к их расположению в природной молекуле При этом группировка при бицикло[3 3 1]нонана должна соответствовать заместителю при С13 молекулы таксола, то есть представлять собой N-бепзоил- (или N-трет-бутоксикарбонил-) (2R 55)-фенилизосерин Аналогично, при С', С^ и С3 должны располагаться группировки, моделирующие таксольные заместители при

Учитывая только важные для связывания с тубулином функциональные группы молекулы таксота, нами была составлена обобщенная Модель I «упрощенного» лиганда Р-тубулина (по таксольному сайту)

АсО

Bz

МодеиЛ

Модель II

ОН

R = -ОСОСНэ или аналогичная ей по свойствам (биоизостерическая) группировка

Для полученной обобщенной Модели I был проведен ее докинг. При этом использовалась уточненная компьютерная модель области (сайта) связывания таксола с Р-1убулином, полученная с помощью кристаллографического метода. Это исследование показало следующее. 1) (2Д,55)-М-бензоилфенилизосерин при С' рассматриваемых бицикло[3.3.1]нонановых производных, в принципе, способен связываться с той же областью белка, что и в природной молекуле. 2) О-бензоильная группировка в положении 2 Модели I, согласно результатам докинга, способна обеспечить важное взаимодействие с остатком

(взаимодействие с этим аминокислотным остатком важно для таксола в «Т-конформации» и конформации «гидрофобный коллапс») (рис. 2). 3) Группировка -ОСОСНз при С3 Модели I, моделирующая заместитель при природной молекулы, в принципе, может быть заменена на группу или аналогичную ей.

Рис. 2. Докинг2-бензоилокси-7-(2И,3£!)-Ы- Рис. 3. Докинг4-бензоилокси-1-(2И,ЗЩ-Н-бензоилфенилизосерилокси-бицикло[3.3.1]~ бензоилфенилизосерилокси-адамантанав

нонанавсайтсвязываниямолекулытаксола сайт связывания молекулы таксола с ¡¡-с ¡¡-тубужном (атомы водорода не тубулином(атомыводороданепоказаны), показаны).

Проведенное компьютерное моделирование показало также, что вместо бицик-ло[3.3.1]нонанового каркаса, возможно также использование адамантановой структуры, соответствующей Модели II. Докинг Модели II в область связывания таксола с ¡5-1убулином показал, что введение в положение 4 адамантанового каркаса группировки -ОВг, так же как и в случае Модели I, может обеспечить дополнительное взаимодействие с остатком НЬ229 тубулина (рис. 3).

Следуя критерию максимального структурного упрощения и возможности синтетической реализации, из соответствующих Моделям I и II соединений нами было отобрано

* Исследование подокингу лигандов проведено совместно с кхн. АА Ивановым (лаборатория органического синтеза химического факультета МГУ).

"Координаты этой модели были любезно предоставлены ее автором - профессором Дж. Снайдером, США.

несколько моно-, би- и тризамещенных каркасных структур, предназначенных для последующего получения. Синтез таких соединений требовал поэтапной разработки.

2. Синтез эфиров М-бензоилфенилизосерина с каркасными спиртами.

2.1. Препаративный синтез (2И,38)-№- бензоилфенилизосерина.

Изначально нами был разработан препаративный способ синтеза М-бензоил- и N трет-бутоксикарбонилфенилизосерина основанный на шестистадийной схеме превращений (схема1).

Схема 1.

АсО РЬ АсО РЬ 1)КОН но рь

V-/ "НаГ'11' НО, МеОН

^-Л^РЬ + ¿¡-Л^РЬ 52% н. .мин, * ^Г^РЬ ,„./.

СНэ сн, СНз

NN О

Подбор оптимальных условий проведения каждой стадии позволил получить метиловые эфиры М-бензоил- и М-трет-бутоксикарбонил-(2Л,.35)-фенилизосерина с суммарными выходами, равными 31 и 34% соответственно.

Последующий гидролиз соединений 1 и 2 приводит к соответствующим кислотам.

2.2. Реакция этерификации циклических и каркасных спиртов с модельной аминокислотой.

На следующем этапе синтетической части настоящей работы была изучена реакция этерификации аминокислотой, которая не исследовалась ранее для циклических и каркасных спиртов и являлась важной стадией получения соединений, соответствующих Моделям I и

Воиий Б., Сошшюйоп А. Tetrahedron 1993,34,6049.

II. На примере двух модельных соединений - циклогексанола и адамантанола (схема 2) были подобраны оптимальные условия проведения этерификации с использованием в качестве модельного аминокислотного фрагмента №бен30ил-р-аланина.

Схема 2.

Продукты проведенных реакций - эфиры 3 и 4 были получены с хорошими выходами при выдерживании при комнатной температуре в течение 12-15 ч в ТГФ, в присутствии дициклогексилкарбодиимида (ДЦК) и 4-(диметиламино)пиридина (ДМАП) в качестве катализатора. Соединения 3 и 4 являются новыми, и их строение было подтверждено данными ЯМР 'Н И "С.

С помощью модельного аминокислотного фрагмента К-бензоил-р-алаиина была также изучена возможность получения бифункционального производного адамантана, а именно, 1-(М-бен30Ш1-Р-алашш>КСи)-4-бешоилоксиадамантана (6). Исходным соединением являлся кемантан (5), полученный по модифицированной нами методике окисления адамантанона 100% азотной кислотой. Синтез целевого продукта осуществляли двумя путями (схема 3).

Схема 3.

Полученный эфир 6 был охарактеризован с помощью данных ИК-

спектрометрии и элементного анализа. В первом случае соотношение цис- и транс- изомеров в конечном соединении составило 1:2, во втором случае был выделен только ^ис-изомер. Отметим, что для получения однозначного представления об отнесении стереоизомеров соединения 6, нами было проведено специальное исследование. Изомеры соединения 6 были разделены с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на

колонках с силикагелем, модифицированным триэтоксисилильным производным хинина. Для изомера соединения 6, содержащегося в большем количестве, были выращены кристаллы, пригодные для рентгеноструктурного анализа (РСА). Результаты анализа" (рис. 4) свидетельствуют о том, что это транс-изомер.

>1

Рис. 4. Молекулярное строение транс- Рис. 5. Фрагмент молекулярной упаков-изомера 6 в его кристалле (большинство ки в кристалле транс-изомера 6 (пока-атомов Нне показаны). зана проекция вдоль оси Ь).

Проведенное исследование с помощью РСА позволило не только подтвердить сотне-сение сигналов ЯМР спектров для цис- И транс-изомеров соединения 6 (и других структурно близких соединений), но и выявило одну интересную особенность молекулярной упаковки в кристалле транс-изомера 6 (рис. 5). Обычно атом водорода амидной группы участвует в довольно прочной межмолекулярной водородной связи с атомом кислорода этой же группы от соседней молекулы. Однако, в рассматриваемом кристалле амидный атом Н^ имеет лишь один немного сокращённый контакт с амидным атомом соседней молекулы: (расстояние равно 2.45(2) А). При этом имеется более сокращённый межмолекулярный

контакт с атомом 0*(/) (расстояние Н2" •■• 0^(0 равно 2.32(2) А) . Все другие короткие межмолекулярные контакты в кристаллической структуре -изомера 6 близки или

несколько меньше сумм соответствующих ван-дер-ваальсовых радиусов атомов.

* Разделение изомеров проводили на кафедре аналитической химии МГУ совместно с к.х.н. П.Н. Нестеренко.

* * Автор выражает благодарность сотруднику Института проблем химической физики РАН (пос. Черноголовка) А.Н. Чехлову за проведение рентгеноструктурных исследований.

Итак, проведенное исследование приводит к выводу об образовании в большем количестве (в синтезе по варианту 1) транс- изомера 6. Отметим, что по результатам проведенных нами расчетов теплот образования транс- изомер 6 является менее устойчивым (большая устойчивость цис- изомера может быть объяснена его дополнительной стабильностью за счет водородной связи и гидрофобных взаимодействий между бензоильным и аминокислотным фрагментами (рис. 6)).

транс цис

Рис. 6. Изомеры, получающиеся в синтезе 1-№-бензоил-р-аланилокси)-4-бензоипокси-адамантана.

2.3. Синтезы адмантановых производных, соответствующих обобщенной Модели II.

Разработка метода препаративного синтеза ^бензоилфенилизосерина и изучение реакции этерификации полициклических и каркасных спиртов модельной аминокислотой позволили приступить к синтезу адамантановых производных, соответствующих обобщенной Модели II. В работе были получены два таких соединения: адамантиловый эфир (2Л,55)-М-бензоилфенилизосерина и 1-((.?/?,.?5)-Ы-бензоилфенилизосерилокси)-4-бензои-локсиадамантан. Синтез первого соединения с максимальным «структурным упрощением» был обусловлен тем фактом, что в используемой нами модели Дж. Снайдера, важнейшая роль в связывании таксола с белком отводится заместителю при С'^ (боковая цепь), группировки при С* и С* и оксетановое кольцо D, несмотря на их существенный вклад в аффинность, рассматриваются, как менее важные для связывания.

2.3.1. Введение защитных групп в молекулу фенилизосерина. Необходимой стадией реакции этерификации фенилизосериновых аминокислот с адамантанолом является защита гидроксила, которую осуществляли в эфирах 1 и 2 (до проведения гидролиза). Для этого получали циклическое производное 7, которое в дальнейшем гидролизовали до кислоты 8 (схема 4), пригодной для введения в реакцию этерификации со спиртами. В работе мы показали возможность использования другого варианта защиты гидроксила, получив циклические производные 9 и 10 (реакцией с диметилацеталем Л-метоксибензальдегида).

2.3.2. Синтез адамаптилового эфира (2Я,38)-Ы-беизоилфен1ишзОсерииа.

Для кислоты 8 была проведена реакция этерификации с адамантанолом (схема 5). Снятое циклической защиты осуществляли взаимодействием соединения 11с муравьиной кислотой (одновременно происходило и снятие защиты с NH-группы) с последующим бензоилированием по атому азота.

Схема 5.

11 12

В результате был получен адамантиловый эфир ^бензоилфенилизосерина 12 с 44% выходом. Строение полученных соединений доказано с помощью ЯМР-спектроскопии, состав подтвержден методом элементного анализа. Соединение 12 было передано на испытание биологической активности.

2.3.3. Синтез 1-((2Я,38)-Кбензоилфенилиэосерилокси)-4-бензоилоксиадамантана (13). На следующем этапе настоящего исследования был проведен синтез соединения 13. Хотя согласно данным компьютерного моделирования наиболее предпочтительным для связывания с белком является цис-изомер (рис. 3), тем не менее, докинг транс-изомера показывает, что его может располагаться в кармане, образуемом остатками

и др. Хотя по своим характеристикам этот карман является весьма гидрофильным, нам представлялось интересным получить оба изомера конечного соединения, что было сделано аналогично первому варианту синтеза модельного соединения 6.

Целевое соединение получали в несколько стадий по схеме 6 из кемантана (5) и кислоты 8.

Конечный продукт 1-((2Л,5,5)-Ы'-бешоилфенилизосеринилокси)-4-бешоилоксиадаман-тан (13, соотношение цис и транс-изомеров, равное 1:2, установлено по интенсивности сигналов протонов при 5.07 и 5.19 м.д. соответствующих изомеров в спектре ПМР) был получен с 83% выходом (суммарный выход из 5, 60%), а его строение доказано с помощью данных ЯМР 'II и |3С APT. Соединение 13 было передано на испытание биологической активности.

2.4. Синтезы бицикло[3.3.1]нонановых производных,.... соответствующих обобщенной Модели I.

В работе были синтезированы пять бицикло[3.3.1]нонановых производных, соответствующих обобщенной Модели I: 7-ЭН<)0-((ЗД.?5)-М-бешоилфенилизосерилокси)-3-экзо-карбоксиметил-бицикло[3.3.1 ]нонан, 7-((2/?,.?5)-М-бешоилфенилизосерилокси)-1-гадрокси-бицикло[3.3.1]нонан, 7-ЭндО"((2.К135)-1^-бешоилфенилизосерилокси)-1-щдрокси-3-экзо-кар-боксиметил-бицикло[3.3.1 ]нонан, 7-Э7«)0-((2й,35)-М-бешоилфенилизосерилокси)-2-эндо-бен-зилокси-3-экзо-карбоксиметил-бицикло [3.3.1]нонан, 7-Эндо-((.2./?,3|!>)-М"бешоил-фенилизосе-рилокси)-2-бензоилоксибицикло-[3.3.1]нонан , кроме того предпринята попытка синтеза 7--бензоилфенилизосерилокси)-2-бензоилокси-3-экзо-карбокси-метил-бицикло-[3.3.1]нонана. Последние два соединения, согласно данным компьютерного моделирования, являются наиболее интересными, так как наличие в их структуре -OBz группировки ь положении 2 может обеспечить важное взаимодействие с остатком His229 В ß-тубулине (см., напр., рис. 2).

Для удобства нумерация заместителей всех соединений, включающих бицикло[3.3.1]нонановый фрагмент, производится в соответствии с нумерацией, указанной на Модели I, что не всегда совпадает с общепринятыми правилами расстановки положений заместителей в таких структурах.

В настоящей работе мы детально изучили возможность синтеза дизамещенных и тризамещенных бицикло[3.3.1]нонановых производных с помощью неизученной ранее реакции раскрытия замещенных оксагомоадамантаноновых производных.

2.4.1. Синтез 7-Энд0-((2Я,38)-Ыбензоилфенилизосерилокси)-3-экзо-карбоксиметил-бицикло[3.3.1]нонана (18) был осуществлен согласно пятистадийной схеме превращений (схема 7). На первой стадии адамантанона вводили в реакцию окисления по Байеру-Виллигеру в системе НгОг-гатреи-ВиОН/ЗеС^кат.) при 80°С (выход-99%). Раскрытие лактон-ного цикла соединения 14 позволило получить эндо-гидрокси-экзо-карбоновую кислоту 15 с высоким выходом. Затем карбоксильную группу в положении 3 преобразовали в сложно-эфирную. Выделенное соединение 16 этерифицировали циклической кислотой 8 по разработанной нами методике, в результате чего был получен эфир 17, дальнейшая обработка которого муравьиной кислотой и последующее бензоилирование по атому азота привели к соединению 18. Соединения 17 и 18 охарактеризованы с помощью методов ЯМР-спектро-скопии и элементного анализа.

Схема 7.

Соединение 18 было передано на испытание биологической активности.

2.4.2. Синтез 7-((2И,33)-№ензоилфенилизосерилокси)-1-гидрокси-бицикло[3.3.1]но-нана (20). Бицикло[3.3.1]нонановое производное 20 было синтезировано согласно схеме 8, включающей в себя пять стадий, первая из которых представляла собой реакцию конденсации 2-циклогексенона с ацетоуксусным эфиром. Отметим, что в получившемся в результате эфире 19, а также в конечном соединении 20, синтезированным по описанной выше методике, соотношение эндо- и экзо- изомеров составляло ~2:1. Полученный по, разработанной методике образец соединения 20 был передан на испытание биологической активности.

2.4.3. Синтез 7-эндО'((2Я,38)-№ензоилфенилиэосерилокси)-2-бенэоилоксибицикло-[3.3.1]нонана. Для получения соединения 27 нами была реализована одиннадцатистадийная схема превращений, предполагающая в качестве исходного соединения эфир Меервейна (схема 9).

В результате декарбоксилирования эфира Меервейна был получен дикетон 21. Бромирование соединения 21 привело к смеси дибромидов 22 изомерных по положениям С5 и С7 бицикло[3.3.1]нонанового скелета в соотношении 3:1*. Обработка бромида 22 метоксидом натрия в метаноле привела к смеси продуктов, из которой удалось выделить производное 23. Поскольку соединение 23 содержит по одному свободному кето- и бром-заместителю в двух разных циклических фрагментах, оно оказалось удобным для дальнейших манипуляций, направленных на синтез 7-гидроксибицикло[3.3.1]нонан-2-она. Так, его дитиокеталь 24 в условиях каталитического восстановления (никель Ренея, водород,, перешел в оксотрицикл 25, гидролиз которого в кислой среде привел к искомому 2,7-дизамещенному бицикло[3.3.1]нонану 26. Отметим, что наиболее трудоемкими в плане выделения продуктов и их идентификации в этом синтезе были стадии бромирования и дальнейшей циклизации дибромида. Это делает синтез, описанный в схеме 9, малопригодным для препаративного получения требуемого продукта.

Получение эфира фенилизосерина с бицикло[3.3.1]нонановым спиртом, содержащим проводили по аналогии с синтезом адамантанового производного 6.

* Butkus E., ^МИш К, Stonсius S., Zilinskas А I. СИеш. Бое. Регкт Ттт. /,1999,1431.

Вг

Синтезированный по разработанной методике образец соединения 27 был передан на испытание биологической активности.

2.4.4. Синтез 7-эндО-((211,35)Шнзоилфенилизосерилокси)-2-бензоилокси-3-.экзо-карбоксиметил-бицикло[3.3.] нонана. 7-((2/?,35)-1Бензоилфенилизосерилокси)-2-бензоил-окси-3-метоксикарбонил-бицикло[3.3.1]нонан - одно из наиболее интересных, согласно данным компьютерного моделирования, производное из обобщенной Модели I (рис. 2), предполагали синтезировать окислением 4-гидроксиадамантан-2-она (28) до соответствующего лактона, дальнейшее раскрытие которого после защиты гидроксилыюй группы приводит к образованию требуемого каркасного спирта, пригодного для введения в реакцию этерификации с аминокислотой. Такой способ не использовался ранее для получения тризамещенных бицикло[3.3.1 ]нонановых производных.

4-Гидроксиадамантан-2-он (28) был получен из оксагомоадамантанона (14) Соотношение изомеров по четвертому положению в полученном кетоле составило 5:1. При проведении реакции Байера-Виллигера для 4-гидроксиадамантан-2-она (28) в присутствии 30% Н2О2 в уксусной кислоте, нами был выделен гидроксиоксагомоадамантанон в виде смеси нескольких изомеров (в работе проведено определение состава этой изомерной смеси), разделение которой является трудноразрешимой задачей. Предпринятые в работе попытки

уменьшить количество образующихся изомеров введением объемной защитной группы гидроксила соединения 28 не увенчались успехом (схема 10).

Схема 10.

ГГГ° > \

/ Сложная смесь продуктов; __у снятие бензоильной группы.

■Ъ^Ь ь

Снятие защитной группы, нет продута окисления

Следующей попыткой синтеза 7-гидрокси-2-бензоилокси-3-мегоксикарбонил-би-цикло[3.3.1]нонана было осуществление также не описанной ранее для подобных систем многостадийной схемы превращений (схема 11), в которой гидроксильную группу не защищали, а окислили до кетонной, предварительно переведя исходный кетон 28 в дикеталь 29.

В процессе синтеза на стадии мягкого окисления 2,2-этилендиоксиадамантан-4-ола (29) в соответствующий кетон нами была подобрана удобная окислительная система -хлорхромат пиридиния на оксиде алюминия, что позволило значительно упростить обработку реакционной смеси и впервые получить продукт 30 в кристаллическом виде. Окисление кетона 30 в лактон 31 провели с помощью м-хлорнадбензойной кислоты (м-ХНБК) в присутствии небольшого количества гидрокарбоната натрия, что позволило получить лактон 31 с 72% выходом. Спектральные данные свидетельствуют об образовании единственного региоизомера лактона, структура которого подтверждается и строением продуктов его раскрытия (см. ниже).

Раскрытие лактона 31 по стандартной методике гидроксидом натрия в смеси МсОИ-и последующая обработка метанолом в присутствии неожиданно привели к

образованию соединения 25, полученного ранее по схеме 9. Образование оксотрициклического соединения 25 вместо желаемого соединения 32, объясняется неустойчивостью в щелочной среде получающейся при раскрытии которая в

этих условиях подвергается декарбоксилированию. Обработка реакционной смеси метанольным раствором приводит к снятию дикетальной защиты и циклизации

промежуточного продукта в трицикл 25. Необходимо отметить, что данный способ получения соединения 25 позволяет синтезировать этот продукт в граммовых количествах. Кроме того, этот способ намного более удобен в препаративном плане, чем предложенный выше (схема 9).

Схема 11.

Поскольку в результате гидролиза лактона 31 в щелочной среде не удалось выделить 2,3,7-тризамещенный бицикло[3.3.1]нонан, была предпринята попытка его раскрытия действием алюмогидрида лития в диэтиловом эфире, что привело к искомому продукту 33. С целью избирательной защиты первичной гидроксильной группы (для его последующей этерификации аминокислотой) соединение 33 ввели в реакцию с тритилхлоридом в смеси ДМФА и триэтиламина в присутствии ДМАП. Продукт 34 был выделен на хроматогра-фической колонке с выходом 55%. Строение соединения 34 доказано методом РСА (рис. 7). Отметим, что полученные данные являются дополнительным подтверждением структуры изомера лактона 31.

В результате реакции соединения 34 с кислотой 8, были выделены только исходные вещества, а продукт этерификации обнаружен не был. Наиболее вероятной причиной этому являются стерические препятствия, создаваемые тритильной группировкой. Отметим, что по

данным РСА в соединении 34 и свободная гидроксильная группа и —СНгОСРЬз заместитель занимают невыгодное для проведения этерификации эндо- положение относительно би-циклического ядра. Кроме того, расстояние между атомом водорода гидроксильной группы и эндо-атомом кислорода этиленгликолевого фрагмента (рис. 7) составляет 1.85 А, что свидетельствует об образовании водородной связи между ними. Таким образом, связанное состояние гидроксильной группы может являться дополнительной причиной затруднений при протекании реакции этерификации.

Рис. 7. Молекулярное строение соединения 34 в его кристалле.

Исходя из предположения о том, что более удаленная свободная кето-группа при С2 будет в меньшей степени взаимодействовать с гидроксильной группой при С7, соединение 33 было обработано водным раствором соляной кислоты для снятия этиленгликолевого дике-тального фрагмента, а затем введено в реакцию с тритилхлоридом для избирательной защиты первичного гидроксила. В результате проделанных операций на хроматографи-ческой колонке были выделены два продукта, которые, как мы полагаем на основании спектральных данных и данных элементного анализа, соответствуют структурам 35 и 36.

Таким образом, в результате последовательности синтетических операций, соответствующих схеме 11, мы получили тризамещенное бицикло[3.3.1]нонановое производное 34, для которого, однако, нам не удалось провести реакцию этерификации аминокислотой (возможность проведения этой реакции требует дальнейшего изучения). Тем не менее, осуществление указанной схемы превращений позволило обнаружить ряд закономерностей, интересных для химии каркасных соединений. Во-первых, при введении в положение 4 адамантанонового скелета объемных заместителей (ВгО-, этилендиокси-) реакция окисления по Байеру-Виллигеру протекает региоспецифично с образованием изомера, в котором лактонный кислород встроен между первым и вторым углеродными атомами. Во-вторых, при обработке лактона адамантанона 31 щелочным раствором

одновременно с реакцией раскрытия происходит декарбоксилирование образующейся карбоксильной группы, что позволило разработать удобный способ получения 7-гидрокси-бицикло[3.3.1]нонан-2-она. В третьих, бицикло[3.3.1]нонан-7-олы, содержащие положении 2 карбонильную группу, легко подвергаются обратимой циклизации в кислой среде с образованием оксотрициклических соединений.

2.4.5. Синтез 7-ЭНдо-((2Я,$8р№зошфеншизосерилокси)-2-эпдо-бензилокси-3-экзо-. карбоксиметил-бщикло[3.3.1]нонана. Поскольку синтез бициклононанового производного, содержащего одновременно 2-бензоилокси- и 3-карбоксиметильную группу, через реакцию раскрытия оксагомоадамантанонового скелета гидроксидом натрия осуществить не удалось, мы заменили 2-бензоилокси- группу на близкий ей по структуре, но более устойчивый 2-бензилокси- заместитель. Исходя из предложенной выше стратегии синтеза, в качестве исходного соединения был взят 4-гидроксиадамантан-2-он (28, схема 12).

Схема 12.

39 Впб С02Ме 40

Соединение 28 было введено в реакцию с гидридом натрия, а затем обработано бензилхлоридом, что привело к образованию 4-бензилоксиадамантан-2-она (37) в виде смеси аксиального и экватриального изомеров в соотношении 3:2. Далее соединение 37 по реакции Байера-Виллигера в системе НгОг-трет-ВиОН/ЗеС^кат.) было окислено в лактон 38. Согласно данным ЯМР'Н окисление происходит региоспецифично с образованием изомера, в котором лактонный атома кислорода встроен в положение, удаленное от бензильного заместителя. Соотношение изомеров после хроматографической очистки соединения 38 осталось неизменным. В результате раскрытия лактона в сильнощелочной среде и последующего метилирования образовавшейся кислоты удалось выделить только один диастереомер 2-эндо-бензил-З -экзо-метоксикарбонил-7-эндо-гидроксибицикло[3.3.1]нонан (39). Далее, используя разработанную методику этерификации, в три стадии получали эфир 40, который был передан на испытание биологической активности.

2.4.6. Синтез 7-Эндо-((2Я,38)-б&нзоилфенилизосерилокси)-1-гидрокси-3-экзо-карбо-ксиметил-бицикло[3.3.1]нонана. Соединение 41 было синтезировано, исходя из 1-гидрокси-адамантан-4-она (5) по схеме 13.

Схема 13.

С02Ме

Структуры эфира 41 и всех промежуточных соединений, указанных в схеме 13, были установлены на основании данных ЯМР-, ИК-спектроскопии и элементного анализа. Соединение 41 было передано на испытание биологической активности.

3. Тестирование эфиров N-бензоилфенилизосерина с каркасными спиртами на биологическую активность.

На следующем этапе настоящей работы для синтезированных эфиров 12, 13, 18, 20, 27, 40 и 41 было проведено тестирование на биологическую активность*. Растворы испытываемых соединений в интервале концентраций 1—108 цМ прибавляли к раствору ß-тубулина. За ходом реакций следили по седиментограммам, а за образованием микротрубочек наблюдали в электронный микроскоп. В качестве контрольного образца использовали раствор таксола. В результате было показано, что из семи тестируемых веществ, только соединение имело седиментограмму, близкую к таковой для молекулы таксола (рис. 8).

1S.10.02 Mt-sedimentatiou amy (tubulin 3.0 mg/ml)

ш и i'y g Ц ö га ш М ü Ü

(|iM) 1

3 9 27 54 108 1 Taxol

9 27 54 108 ХЗО

Рис 8. Седиментограммарастворов тубулина в присутствии таксола и соединения 12

(шифр ХЗО).

Однако, в отличие от таксола, соединение 12 в интервале концентраций 9-108 цМ не вызывало образования микротрубочек, по-видимому, полимеризуя тубулин лишь до неболь-

Автор выражает благодарность за проведение испытаний доц. С. Кузнецову (г. Росток, Германия).

ших протофиламентов, не видимых в электронный микроскоп. Отметим, что среди известных из литературы аналогов таксола описано несколько соединений с подобной активностью. Возможно, однако, что эфир 12 вызывал неспецифическую агрегацию тубулина. Остальные соединения не стимулировали ни образования микротрубочек, ни олигомери-зации (агрегации) тубулина, обнаруженной для адамантанового производного 12.

Таким образом, проведенное биологическое тестирование показало неожиданный результат. С одной стороны, большинство полученных производных, для которых, согласно данным моделирования, следовало ожидать дополнительных взаимодействий с белком (помимо взаимодействий с областью связывания М-бензоилфенилизосерина), оказались неактивными, что указывает на «чрезмерное упрощение» структур полученных соединений по сравнению с таксольной. С другой стороны, именно «максимально упрощенный» аналог-из серии синтезированных нами веществ проявил некоторую активность.

Необычные данные по агрегации тубулина, полученные для соединения 12, стимулировали проведение дополнительных исследований по определению структурных фрагментов, необходимых для проявления обнаруженного вида активности.

4. Изучение роли структурных фрагментов М-бензоилфенилизосериладамантана для проявления тубулин-олигомеризующей активности.

4.1. Роль адамантанового фрагмента в обеспечении тубулин-олигомеризующей

активности,

На первом этапе мы проверили необходимость наличия адамантанового каркаса в структуре 12, заменив его на моно- и полициклический фрагменты. Нами были синтезированы эфиры М-бензоилфенилизосерина с циклогексановым, циклогексеновым (моделирующим кольцо А в молекуле таксола) и транс-декалиновым спиртами.

((211,38)-Ы-бензоилфенилизосерилокси)-циклогексан, 1-((2К,35)Ыбензоилфенил-изосе-рилокси)-4,4-диметилциклогекс-2-ен1 -((2Я,38)-№ензоилфепшизосерилокси)-транс-декалин и 3-((2Я,38)-К-бензоилфенилизосерилокси)-бицикло[3.3.1]нонан были получены согласно схеме Строение всех полученных соединений доказано спектрально. Соединения 42,

43, 44, 45 были переданы на испытания биологической активности, которое показало, что они являются неактивными как промоторы образования тубулиновых протофиламентол (олигомеризации тубулина). Этот результат свидетельствует о необходимости наличия каркасного (адамантанового) фрагмента для проявления активности соединением 12.

4.2. Изучение влияния небольших заместителей в адамантановом каркасе на тубулин-олигомеризующую активность.

На следующем этапе мы изучили влияние на активность небольших, различных по своим липофильным характеристикам заместителей в положении 4 адамантанового скелета соединения 12.

Схема 15.

46

Так, из промежуточного соединения в схеме 6 - циклически защищенного эфира -нами был получен ((2Я,38)-И-бензоилфенилизосерилокси)-4-оксоадамантан (46) (схема 15).

Мы осуществили также синтез 1-((211,38)-Ы- бензоилфенилизосерилокси)-4-метил-адамантана и бензоилфенилизосерилокси)-4,4-диметил-адамантана по схемам

16 и 17. В качестве исходного вещества использовали адамантанон, из которого по стандартной методике с в абсолютном эфире был получен 2-метил-2-адамантанол 47/

Для получения диметиладамантанового производного нами был предложен оригиналь-

ный и простой метод синтеза (схема 16). На первом этапе мы разработали методику получения 2,2-диметиладамантана (49) из 2-метил-2-адамантанола (47) с использованием в качестве метилирующего агента диметилтитандихлорида, получаемого in situ из TiCl* и ZnMei. Выход реакции метилирования составил 64%. Получение соединения 50 проводили окислением 49, для чего варьировали несколько различных окислительных реагентов. Наиболее удовлетворительный результат был получен с .м-ХНБК кипячением в растворе 1,2-дихлорэтана.

Схема 17.

Синтез N-бензоилфенилизосериновых эфиров 48 и 51 проводили в две стадии по

стандартной методике. Конечные продукты и впервые полученные промежуточные вещества охарактеризованы с помощью методов ЯМР 'Н, ЙК,-спектроскопии и элементного анализа. Соединения 46, 48 и 51 были переданы на испытание биологической активности.

Результаты тестирования этих соединений показали, что способность бензоилфенилизосерилокси)адамантана к промотированию олигомеризации тубулина исчезает при введении даже небольших заместителей, независимо от их характеристик.

4.3. Изучение роли Ы-бензоилфенилизосерила в обеспечении тубулин-олигомеризующей

активности.

На заключительном этапе мы проверили необходимость наличия (^й,55)-Ы-бензоил-фенилизосерила в структуре 12 для проявления обнаруженной активности. Для этого было протестировано ранее синтезированное нами модельное соединение 4 - Н-бешоил-|5-аланилоксиадамантан. Результаты тестирования показали, что соединение 4 не обладает активностью, характерной для эфира 12, что указывает на важную роль

бензоилфенилизосерила. Этот факт является косвенным свидетельством взаимодействия соединения 12 с таксольным сайтом Р-тубулина, поскольку в соединении 4 отсутствует необходимая для связывания с тубулином 2'-гидроксильная группа. По-видимому, отсутствие этой группы и объясняет неактивность эфира 4. Таким образом, получено дополнительное подтверждение того факта, что соединение 12 стимулирует полимеризацию тубули-на до протофиламентов, а не неспецифическую агрегацию этого белка.

Выводы:

I. В результате исследований с помощью компьютерного моделирования предложены обобщенные модели потенциальных лигандов Р-тубулина на основе адамантановых и бицикло[3.3.1]нонановых эфиров К-бен30ИЛ-(2Л,35')-фенилизосерина.

II. Получена серия из семи веществ, соответствующих указанным обобщенным моделям. В процессе синтеза этих соединений:

1) разработан препаративный метод для М-трет-бутоксикарбонил- и М-6ензоил-(2К,3Б)-фенилизосерина и способ синтеза адамантилового эфира (2Л,3Б)-Лг-бензоил-фенилизосерина, являющийся модельной реакцией для получения нового класса эфиров этой аминокислоты со спиртами бицикло[3.3.1]нонанового и адамантанового типа;

2) показана зависимость изомерного состава продуктов синтеза 1,4-дизамещеиных адамантанов с фрагментом от порядка введения заместителей, произведено однозначное соотнесение сигналов ЯМР спектров для цис-и транс-изомеров этих соединений путем установления конфигурации одного из них методом рентгеноструктурного анализа;

3) изучена реакция Байера-Виллитера для ряда замещенных адамантанонов и показано, что образование единственного региоизомера лактона в этой реакции достигается введением в четвертое положение адамантанона объемных заместителей; установлены структуры и изомерный состав ряда оксагомоадамантанонов;

4) впервые предложен способ получения тризамещенных бицикло[3.3.1]нонанов реакцией раскрытия соответствующих оксагомоадамантаноновых производных и выявлены особенности протекания этой реакции в зависимости от характера и положения заместителей в исходных соединениях;

5) разработан удобный в препаративном плане оригинальный способ синтеза 7-гидроксибицикло[3.3.1 ]нонан-2-она.

III. Проведено тестирование синтезированных соединений, соответствующих обобщенным Моделям I и II на способность промотировать полимеризацию тубулина. Показана способность одного вещества из этой серии, а именно, 1-((2Л,35)-К-бензоилфенилизосерилокси)-адамантана стимулировать полимеризацию тубулина до протофиламентов.

IV. Проведено изучение роли структурных фрагментов 1-((2Л,.3£)-М-бензоилфенилизосери-локси)адамантана для проявления активности, для чего:

1) разработан удобный в препаративном плане способ синтеза 4,4-диметиладамантанола;

2) синтезирован ряд эфиров -бензоилфенилизосерина с замещенными цикло-гексановыми, декалиновым и незамещенным бицикло[3.3.1]нонановым спиртами;

3) синтезированы №(бензоил-р-аланилокси)-адмантан и л ф е н и л -изосерилокси)-производные 4-оксо-, 4,4-диметил- и 4-метил-адамантана.

На основании данных по тестированию указанных соединений показано важное значение незамещенного адамантанового и фенилизосеринового фрагментов в 1-((2Л, .ЭД-Н-бензоилфенилизосерилокси)адамантане для проявления тубулин-олигомеризующей активности.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. О. Н. Зефирова, Е. В. Селюнина, Н. В. Аверина, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Синтетические подходы к созданию физиологически активных полициклических соединений. I. Синтез 1,4-дизамещенных адамантанов с аминокислотным фрагментом // ЖОрХ. 2002. Т. 38. № 8. с. 1176-1180.

2. О. Н. Зефирова, Е. В. Селюнина, В. В. Нуриев, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Синтетические подходы к созданию физиологически активных полициклических соединений. II. Синтез дизамещщенных адамантанов с М-бензоилфенилизосериновым фрагментом // ЖОрХ. 2003, т.

39,№6,с.880-882.

3. Н. В. Аверина, Г. С. Борисова, О.Н. Зефирова, Е. В. Селюнина, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров Синтетические подходы к созданию физиологически активных полициклических соединений. III. Реакция Риттера с кетонами ряда адамантана и оксагомоадамантана // ЖОрХ. 2004. Т

40, №4, с. 528-532.

4. О.Н. Зефирова, Е. В. Нуриева, А. Н. Чехлов, С. М. Алдошин, П.Н.Нестеренко, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Синтетические подходы к созданию физиологически активных полициклических соединений. IV. Изучение изомеров аминокислотных производных адамантана методом рентгеноструктурного анализа // ЖОрХ. 2004. Т 40, № 4, с. 533-536.

5. А. Н. Рыжов, Е. В. Селюнина, О. Н. Зефирова. Открытие и первые исследования молекулы

таксола // В кн.: «История химии: область науки и учебная дисциплина» (ред. В. В. Лунин и В. М. Орел). М., Типография МГУ, 2001, с. 39-45.

6. Е. В. Селюнина, О. Н. Зефирова Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Синтезы веществ с потенциальной противоопухолевой активностью. I. Препаративный синтез N-замещенных производных производных фенилизосерина и их реакция с адамантанолом // Вестник Моск. Ун-та. 2002, т. 43, № 5, с. 237-243.

7. О. Н. Зефирова, Е. В. Нуриева, А. Н. Рыжов, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Таксол: синтез, биоактивные конформации и соотношение структура-активность для его аналогов // ЖОрХ. 2005. Т. 41. №3, с. 327-371.

8. Selunina Е. V., Zefirova О. N., Zyk N. V. Synthetic design of a new class of tubulin receptor ligands on the basis of adamantane and bicyclo[3.3.1]nonane derivatives // Материалы третьей молодежной школы-конференции "Органический синтез в новом столетии" 24-27 июня 2002, Санкт-Петербург.

9. О.Н. Зефирова, Е. В. Селюнина, В. В. Нуриев, Н. В. Зык, Н. С. Зефиров. Синтетический дизайн тубулиновых рецепторов на основе каркасных структур // Тезисы докладов XVII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии (Казань, 21-26 сентября 2003 г.), т. 1, с. 342.

10. Н. В. Аверина, А. И. Красуцкий, Г. С. Борисова, Е. В. Селюнина, О. Н. Зефирова, Т. В. Лапина, Н. В. Зык. Реакция Риттера в ряду производных адамантана // Тезисы докладов IX международной научной конференции «Химия и технология каркасных соединений». РПК «Политехник», Волгоград, 2001, с. 48.

11. О. Н. Зефирова, Е. В. Нуриева, Н. В. Зык. Синтетические подходы к созданию физиологически активных полициклических соединений. Синтез дизамещенных адамантанов с N-бензоилфенилизосериновым фрагментом // В кн.: Проблемы создания новых лекарственных средств, Уфа, Изд. Тилем", 2003, С. 84-85.

12. О. Н. Зефирова, Н. В. Аверина, Е. В. Нуриева, Г. С. Борисова. Работы по дизайну физиологически активных веществ на химфаке МГУ // Тезисы докладов Международной конференции «Химия в Московском университете в контексте российской и мировой науки», Хим. ф-т МГУ, 2004. С. 45-47.

13. O.N. Zefirova, E. V. Nurieva, N. V. Zyk, N. S. Zefirov. Synthetic design of tubuline ligands on the basis ofof adamantane and bicyclo[3.3.1]nonane esters // Book ofAbstracts ofthe International Symposium «Advances in Synthetic, Combinatorial and Medicinal Chemistry» (Moscow), Bentham Science Publishers, Georg Thieme Verlag; 2004. P208.

Подписано в печать 21.04.2005 Объем 1.75 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 69 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992, г.Москва, Ленинские горы, д. 1 Главное здание МГУ, к. 102

r í. ' Г: < •

( Íilí:

«лм ?гк -г ú'i

19 МАЙ Ш у

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физиологическая активность молекулы таксола

1.2. Полусинтетическое получение таксола

1.3. Биологически активные конформации таксола

1.4. Взаимосвязь структуры и активности для аналогов таксола

1.4.1. Таксотер

1.4.2. Вариации заместителей в таксановом ядре

1.4.3. Модификации в боковой цепи и одновременные модификации в таксановом ядре и боковой цепи

1.4.4. Скелетные аналоги таксола ^

2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1. Создание обобщенных моделей потенциальных лигандов тубулина на основе каркасных структур

2.2. Синтез эфиров N-бензоилфенилизосерина с каркасными спиртами

2.2.1. Препаративный синтез (2/?,35)-К-бензоилфенилизосерина

2.2.2. Реакция этерификации циклических и каркасных спиртов с модельной 51 аминокислотой

2.2.3. Синтезы адамантановых производных, соответствующих обобщенной 58 Модели II

2.2.3.1. Введение защитных групп в молекулу фенилизосерина 5%

2.2.3.2. Синтез адамантилового эфира (2Д55)^-бензоилфенилизосерина

2.2.3.3. Синтез 1-((2/?,35)-Ы-бензоилфенилизосерилокси)-4-бензоилокси-адамантана 62 2.2.4. Синтезы бицикло[3.3.1]нонановых производных, соответствующих обобщенной Модели I

2.2.4.1. Синтез 7-oitdo-((2R,35)-1Ч-бензоилфенилизосерилокси)-3-экзо-метоксикарбонилбицикло[3.3.1]нонана

2.2.4.2. Синтез 7-((2^,35)^-бензоилфенилизосерилокси)-1-гидроксибицикло-[3.3.1]нонана

2.2.4.3. Синтез 7-э;/до-((2Л,55)-Н-бензоилфенилизосерилокси)-2-бензоилоксибицикло[3.3.1 ]нонана

2.2.4.4. Синтез 7-((2Я,3£)-Н-бензоилфенилизосерилокси)-2-бензоилокси-3-метоксикарбонилбицикло[3.3.1 ]нонана

2.2.4.5. Синтез l-3ndo-((2R, 35)-№-бензоилфенилизосерилокси)-2-бензилокси-3-экзо-метоксикарбонилбицикло[3.3.1]нонана

2.2.4.6. Синтез 1-эндо-({2В.,З^-Н-бензоилфенилизосерилокси)-1 -гидрокси-3-эк?0-метоксикарбонилбицикло[3.3.1]нонана "О

2.3. Тестирование эфиров (2/?,35)-Н-бензоилфенилизосерина с каркасными спиртами на биологическую активность

2.4. Изучение роли структурных фрагментов (2ДЗ£)-К-бензоилфенилизосерилокси-адамантана для проявления тубулин-агрегирующей активности

2.4.1. Роль адамантанового фрагмента в обеспечении тубулин-агрегирующей активности

2.4.1.1. Синтез ((2/?,5,5)-М-бензоилфенилизосерилокси)-циклогексана

2.4.1.2. Синтез 1-((2/?,35)-Н-бензоилфенилизосерилокси)-4,4-диметил-2-циклогексена

2.4.1.3. Синтез 1-((2/?,35)-Н-бензоилфенилизосерилокси)-/ирш/с-декалина

2.4.1.4. Синтез 3-((2/?,55)^-бензоилфенилизосерилокси)-бицикло[3.3.1]нонана

2.4.2. Изучение влияния небольших заместителей в адамантановом каркасе на тубулин-агрегирующую активность

2.4.2.1. Синтез 1-((2/?,55)-Н-бензоилфенилизосерилокси)-4-оксоадамантана

2.4.2.2. Синтез 1 -((2R, 55*)-К-бензоилфенилизосерилокси)-4-мстил-адамантана и 1-((2/?,35)^-бензоилфенилизосерилокси)-4,4-диметил-адамантана

2.4.3. Изучение роли (2Л,55)-К-бензоилфенилизосерина в обеспечении тубулин -агрегирующей активности

3. ВЫВОДЫ

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 92 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Во второй половине XX века из природных источников - экстрактов коры Taxus brevifolia - было выделено химическое соединение таксол (паклитаксел), 1, которое обладало высокой аффинностью к клеточному белку р-тубулину и проявляло противоопухолевую активность [1—3]. Сложная и необычная структура этого дитерпенового алкалоида, а также уникальный механизм его действия, стимулировали появление огромного количества работ (химических, биологических, фармакологических и медицинских) по изучению его молекулы [см. обзоры 4-11].

NHBz О АсО О

В настоящее время таксол используется в клинической практике как противоопухолевое средство, однако его применение существенно ограничивается сложностью его структуры и вытекающей из этого необходимостью получения' таксол а 1 полусинтетическим путем из природных источников. Именно поэтому в последние годы возник интерес к решению важной проблемы создания структурно более простых соединений, обладающих подобной таксолу активностью. Хотя' подавляющее большинство описанных в литературе аналогов таксола по своей структуре очень близко природной молекуле и представляет собой лишь незначительные модификации последней, тем не менее, в последние годы появились работы по созданию новых классов чисто синтетических, «структурно упрощенных» соединений с похожей физиологической активностью. Дизайн подобных аналогов таксола базируется на идее о возможности замены дитерпенового фрагмента в структуре 1 па другой, менее сложный фрагмент.

В русле этой научной тенденции и находится настоящая работа. Ее задачей явилось изучение возможности создания новых классов потенциальных лигандов р-тубулина на основе каркасных структур адамантанового и бицикло[3.3.1]нонанового типа. Выполнение этой работы включало в себя осуществление классической для медицинской химии логической цепи исследований: 1) компьютерное моделирование и предсказание структур; 2) их синтетическая реализация и 3) тестирование на биологическую активность.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящем обзоре суммирована информация о физиологической активности и основных синтетических стратегиях получения таксола, систематизированы факты о его биологически активных конформациях и проанализированы данные по зависимости активности аналогов таксола от их структуры на основе как общепринятых, так и новейших данных о его биоактивных конформациях.

1.1. Биологическая активность таксола.

Клеточной мишенью действия таксола является белок тубулин, способный к полимеризации с образованием микротрубочек. В живых организмах микротрубочки играют важную роль в формировании цитоскелета и в процессе клеточного деления, для нормального протекания которого важны как процессы их образования (полимеризации) из белка тубулина, так и деполимеризации. Таксол вызывает полимеризацию тубулина и стабилизацию микротрубочек [3], нарушая, таким образом, процесс быстрого деления раковых клеток.

Ряд известных противоопухолевых веществ, например, алкалоиды семейства Vinca rosea, также способны к взаимодействию с тубулином, однако в отличие от таксола они ингибируют процесс сборки микротрубочек. Уникальность же таксола заключается в том, что он стимулирует образование^микротрубочеки ингибирует процесс их деполимеризации^ в результате чего хромосомы делящейся клетки не способны разделяться на два равноценных набора. Это приводит к остановке процесса деления, и, в дальнейшем, к гибели клетки. Отметим, что для- нормальных (здоровых) клеток существует механизм контроля деления, который не функционирует у раковых клеток, продолжающих бесконтрольно размножаться с образованием опухолевой ткани. Поэтому раковые клетки чаще находятся на стадиях клеточного цикла, при которых в клетке содержится много тубулина, в связи с чем действие таксола на них оказывается существенно более губительным, чем для нормальных клеток.

В ранних экспериментах in vivo таксол проявил высокую активность против экспериментальных опухолей мышей (L1210, Р388 и Р1534 и др.), а также против раковых опухолей человека, пересаженных экспериментальным животным [1]*. Результаты этих

При этом в качестве солюбилизатора таксола (плохо растворимого в воде) использовалось полиоксиэтили рованное касторовое масло. исследований явились достаточным основанием для проведения клинических испытаний, которые закончились только в 1995 году. В 1998 году таксол был разрешен для лечения опухолевых заболеваний как самостоятельный лекарственный препарат.

3. выводы

I. В результате исследований с помощью компьютерного моделирования предложены обобщенные модели потенциальных лигандов Р-тубулина на основе адамантановых и бицикло[3.3.1]нонановых эфиров Ы-бензоил-(2Л, 55)-фенилизосерина.

И. Получена серия из семи веществ, соответствующих указанным обобщенным моделям. В процессе синтеза этих соединений:

1) разработан препаративный метод для N-трет-бутоксикарбонил- и N-бензоил-(2Я, .^-фенилизосерина и способ синтеза адамантилового эфира (2R,3S)~N-бензоилфенилизосерина, являющийся модельной реакцией для получения нового класса эфиров этой аминокислоты со спиртами бицикло[3.3.1]нонанового' и адамантанового типа;

2) показана зависимость изомерного состава продуктов синтеза 1,4-дизамещенных адамантанов с N-бензоил-Р-аланиновым фрагментом от порядка введения заместителей, произведено однозначное соотнесение сигналов ЯМР спектров для цис- и транс-изомеров этих соединений путем установления конфигурации одного из них методом рентгеноструктурного анализа;

3) изучена реакция Байера-Виллигера для ряда замещенных адамантанонов и показано, что образование единственного региоизомера лактона в этой реакции достигается введением в четвертое положение адамантанона объемных заместителей; установлены структуры и изомерный состав ряда оксагомоадамак-та-нонов;

4) впервые предложен способ получения тризамещенных бицикло[3.3.1]нонанов реакцией раскрытия соответствующих оксагомоадамантаноновых производных и выявлены особенности протекания этой реакции в зависимости от характера и положения заместителей в исходных соединениях;

5) разработан удобный в препаративном плане оригинальный способ синтеза 7-гидроксибицикло[3.3.1]нонан-2-она.

III. Проведено тестирование синтезированных соединений, соответствующих обобщенным Моделям I и II на способность промотировать полимеризацию тубулина. Показана способность одного вещества из этой серии, а именно, l-((2R,3S)-Nбензоилфенилизосерилокси)адамантана стимулировать полимеризацию тубулина до протофиламентов.

IV. Проведено изучение роли структурных фрагментов 1 -((2R, 55т)^-бензоилфеиилизосе-рилокси)адамантана для проявления активности, для чего:

1) разработан удобный в препаративном плане способ синтеза 4,4-диметиладамантанола;

2) синтезирован ряд эфиров (2R, 3£)-]^-бензоилфенилизосерина с замещенными циклогексановыми, декалиновым и незамещенным бицикло[3.3.1]нонановым спиртами;

3) синтезированы М-(бензоил-|3-аланилокси)-адмантан и 1-((27?,35)-Ы-бензоилфенил-изосерилокси)-производные 4-оксо-, 4,4-диметил- и 4-метил-адамантана.

На основании данных по тестированию указанных соединений показано важное значение незамещенного адамантанового и фенилизосеринового фрагментов в 1 -((2R,3S)~ 1ч1-бензоилфенилизосерилокси)адамантане для проявления тубулин-олигомеризующей активности.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Общие сведения.

Контроль за ходом реакций и чистотой веществ осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на закрепленном слое силикагеля, пластинки «Silufol». Препаративное хроматограф ическое разделение реакционных смесей осуществляли на колонках, заполненных силикагелем Acros (40-60 мкм).

ИК-спектры регистрировали на приборах UR-20 (в тонкой пленке, вазелиновом масле), Specord 75 IR (в вазелиновом масле).

117 t

Спектры ЯМР Ни С регистрировали на спектрометре VXR-400 фирмы Vanan с рабочей частотой, соответственно, 400 и 100 МГц при 30°С. Химические сдвиги приведены в шкале 5 (м.д.) относительно ГМДС как внутреннего стандарта. Константы спин-спинового взаимодействия приведены в Гц. Отнесение сигналов в спектрах ЯМР !Н проводилось с использованием ряда экспериментов по двойному резонансу Н-^Н}. В спектрах ЯМР 13С для отнесения сигналов в некоторых случаях использовалась последовательность APT, позволяющая проводить соотнесение сигналов в спектрах. Масс-спектры регистрировали с использованием хромато-масс-спектрометра «JMS-D300» с компьютером «JMA-2000» и хроматографом «НР-5890». Хроматограммы записывали-по полному ионному току (ПИТ). Стандартные масс-спектрометрические условия: температура источника ионов 150°С, энергия ионизирующих электронов 70 эВ, ускоряющее напряжение 3 кВ.

Элементный анализ синтезированных соединений был выполнен на CIIN-анализаторе фирмы "Carlo-Erba" ER-20.

Температуры плавления определяли в блоке с запаянным капилляром. Приведены неисправленные величины температур плавления и кипения.

Ацетоксиацетилхлорид. К 50 г (0.7 моль) гликолевой кислоты добавили 102 г (1.3 моль) ацетил хлорида. Смесь нагревали с обратным холодильником в течение 2 ч, затем охладили и упарили на роторном испарителе при температуре водяной бани не выше 40-50°С. К оставшейся вязкой жидкости, затвердевающей на холоду, добавили 150 г хлористого тионила и кипятили с обратным холодильником в течение часа. Избыток хлористого тионила отогнали при давлении 80-100 мм. рт., а остаток перегнали при 10-14 мм. рт., т.кип. 52-53°С. В результате получили 68.6 г хлорангидрида ацетоксиуксусной кислоты (выход 75%).

15)-(+)-1-фенил-Л7-[(£)-фенилметилиден]11-этиламин (103). В одногорлой колбе j приготовили раствор 24.2 г (0.2 моль) (З)-а-фенилэтиламина и 21.2 г (0.2 моль) бензальдегида в 150 мл хлористого метилена. К полученной смеси добавили 15 г молекулярных сит 4' А, плотно закрыли пробкой и перемешивали при комнатной температуре в течение 60 ч. Затем фильтрованием удалили сита, а фильтрат упарили на роторном испарителе. Оставшуюся жидкость перегнали в вакууме при 1-2 мм.рт., т.кип. 145-150°С; [а]24 d - +2° (с-1, хлороформ). В результате получили 38.4 г соединения 103 (выход 92%). Спектр ЯМР 'Н (5, м.д., CDCb/ГМДС): 1.52 д. (ЗН, СН3); 4.42 к. (1Н, СНСН3);7.12-7.72 м. (10 Н, ароматич.); 8.24 с. (1Н, CH=N). г

7,5,5/?,'/5)-(+)-3-гидрокси-4-фенил-1-(1-фенилэтил)-2-азетидинон (106). В двугорлую колбу с раствором 38.4 г (0.18 моль ) имина 103 в 100 мл сухого хлористого метилена при 0°С добавили 22.3 г (0.22 моль)1 триэтиламина. К образовавшейся смеси по каплям при интенсивном перемешивании добавляли раствор 36.9 г (0.27 моль) ацетоксиацетилхлорида в 50 мл хлористого метилена с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси была -2-0°С. Перемешивали 1.5 ч при 0°С, затем 4 ч при комнатной температуре. Выпавший осадок гидрохлорида триэтиламина отфильтровали, дважды промыли ТГФ порциями по 20-30 мл. Фильтраты объединили и упарили. Оставшееся желто-оранжевое масло растворили в 100 мл ТГФ, раствор перенесли в двугорлую колбу с термометром и капельной воронкой, через которую медленно при t интенсивном перемешивании прикапывали 250 мл 2М раствора гидроксида калия, поддерживая температуру реакционной смеси 0-3°С. Медленно довели температуру до комнатной и перемешивали еще 4 ч. Отделили образовавшийся органический слой, а водный раствор разбавили 200 мл воды и экстрагировали этилацетатом 4 раза по 100 мл. Объединенные органические экстракты промыли 100 мл воды, высушили над сульфатом натрия, отфильтровали и упарили. Твердый остаток перекристаллизовали из этилацетата, осадок отфильтровали, промыли диэтиловым эфиром. Получили 18.7 г (выход 52% из 103) лактама 106 в виде бесцветных кристаллов, т.пл. 164°С; [а]24р = +130° (с=1, метанол). Спектр ЯМР 'Н (5, м.д., CDCb/ГМДС): 1.31 д. (ЗН, СН3); 3,0 д. (1Н, ОН); 4.48 д. (1Н, CHPh); 4.82 т. (1Н, СНОН); 4.97 к. (1Н, СНСН3); 7.13-7.33. (ЮН, ароматич.)

Метиловый эфир (7г5,2/г,55)-(-)-К-фенилэтил-фенилизосерина (107). В двугорлой колбе суспендировали 17 г (0.06 моль) лактама 106 в 200 мл абсолютного метанола. Через образовавшуюся смесь при температуре 35-40°С пропускали газообразный хлороводород в течение 3 ч, при этом осадок постепенно растворился. Образовавшийся раствор упарили, твердый остаток промыли диэтиловым эфиром. Полученный гидрохлорид эфира 107 растворили в 120 мл CH2CI2 и промывали насыщенным растворомiNaHC03 (три раза па 30 -35 мл) до прекращения выделения* пузырьков газа. Органический слой высушили над сульфатом магния, отфильтровали, фильтрат упарили, твердый остаток промыли на фильтре 30 мл диэтиэтилового эфира, в результате получили 16:1 г (выход 90%) свободного эфира 107 в виде бесцветных кристаллов, т.пл. 54-56°С; [a]24D-23° (с=1,метанол). Спектр ЯМР 'Н (8, м.д, СОС13/ГМДС): 1.34 д. (ЗН, СНСН3); 2.70 с. (1Н, ОН); 3.71 к. (1Н, CHPh); 3.84 с. (ЗН, ОСН3); 4.22.д. (1Н, CHNH); 4.35 т. (1Н, СНОН); 7.27.45. (ЮН, ароматич.) (сигнал otNH не виден).

Метиловый эфир (2/?,5£)-(-)-1Ч-бешоилфенилшосерина (108). Автоклав на 500мл заполнили раствором 16 г ( 0.05 моль ) эфира 107 в 200 мл смеси ледяной уксусной кислоты с абсолютным метиловым эфиром в соотношении 1:3. Добавили 5 г катализатора - 5 % Pd/C и подавали водород под давлением 1.5 атм и при температуре реакционной смеси равной' 45-50°С. Через 8 ч отфильтровали катализатор, фильтрат упарили. Оставшуюся вязкую жидкость растворили в 80 мл этилацетата, прилили 80 мл насыщенного водного раствора NaIIC03 и при интенсивном перемешивании образовавшейся двухслойной системы прикапывали 7.5 г (0.053 моль) бензоилхлорида при комнатной температуре. Через 20 мин из реакционной смеси отделили органический слой, а водный слой дважды экстрагировали этилацетатом по 60 • мл. Объединенные органические экстракты высушили над сульфатом магния, отфильтровали, упарили, твердый остаток перекристаллизовали из этилацетата. Получено 10.7 г (выход 72% ) твердого вещества в виде бесцветных кристаллов, т. пл. 181-182°С (лит. 183-185°С [8]); [a]24D = -48° (с=1,метанол). Спектр ЯМР 'Н (6, м.д, СОС13/ГМДС): 3.35 д. (1Н, ОН); 3,8 с. (ЗН, ОСНз); 4.61 с. (1Н, CHNH); 5.72 д. (1Н, СНОН); 6.99 д. (1Н, NH); 7.24-7.76 м. (ЮН, ароматич.).

Метиловый эфир (2Т?,55)-(-)-1Ч-/7фет-бутоксикарбонилфенилизосерина (109).

Автоклав на 500 мл заполнили раствором 16 г (0.05 моль) эфира 107 в 200 мл смеси ледяной уксусной кислоты с абсолютным метиловым эфиром в соотношении 1:3. Добавили 5 г катализатора - 5 % Pd/C и подавали водород под давлением 1.5 атм и при температуре реакционной смеси равной- 45-50°С. Через 4 ч отфильтровали катализатор, фильтрат упарили. Оставшуюся вязкую жидкость растворили в 150 мл CH2CI2, добавйли 10.8 г (0.05 моль) ди-/и/?е/и-бутоксикарбоната и 6 г (0.06 моль) карбоната натрия и перемешивали образовавшуюся смесь в течение 70 ч. Органический слой промыли водой

2 раза по 50 мл), высушили над сульфатом натрия, отфильтровали и упарили. Остаток перекристаллизовали из петролеиного эфира (40-70°С). Получено 11.5 г (выход 78 %) соединения 109, т. пл. 130 °С (лит. 183-185°С [8]). Спектр ЯМР 'Н (5, м.д., CDCl3/TMflC): 1.4 с. (9Н; С(СНз)з); 3.10 д. (1Н, СНОН); 3.91 с. (ЗН, ОСН3); 4,45 с. (1Н, ОН); 5,20 д. (]Н, CHN); 5,37 д. (1Н, NH); 7,22-7,35 м. (5Н, ароматич.).

Бснзоил-Р-аланинокси)-циклогексан (110). К раствору 1.4 г (14 ммоль) циклогексанола и 1.37 г (7.1 ммоль) N-бензоил-р-аланина в 40 мл абсолютного ТГФ при перемешивании в атмосфере аргона добавляли 1.6 г (7,8 ммоль) ДЦК и 0,1 г ДМАП. Реакционную смесь выдерживали при перемешивании при комнатной температуре в течение 12 ч. По окончании реакции добавили одну каплю уксусной кислоты и перемешивали еще 15 мин. Осадок отфильтровали, фильтрат упарили досуха, оставшуюся маслянистую жидкость растворили в 10 мл этилацетата, и полученный раствор выдерживали при температуре 4°С в течение 8-12 часов. Выпавший осадок отфильтровали, фильтрат промыли 0,1N НС1, затем водой, высушили над MgS04, отфильтровали и упарили досуха. После хроматографической очистки (элюент: этилацетат:петролейный эфир (40-60°С), 1:3) получено 1.87 г соединения 110 в виде бесцветных кристаллов.

1-(]\-Бешоил-Р-аланинокси)-адамантантан (111). К раствору 1 г (6.6 ммоль) адамантан-1-ола и 0.84 г (4.4 ммоль) N-бензоил-р-аланина в 20 мл абсолютного ТГФ при перемешивании в атмосфере аргона добавляли 1.03 г (4.9 ммоль) ДЦК и 0.05 г ДМАП. Далее методика аналогична методике синтеза соединения 110. После хроматографической очистки (элюент: этилацетат:петролейный эфир (40-60°С), 1:3) получено 1.2 г соединения 111 в виде бесцветных кристаллов. Спектр ИК (KBг. см "'): 1565; 1580 мал. интенс; 1б05 мал. интенс; 1645; 1720; 3280-3320 уш.

1-Гидроксиадамантанон-4 (кемантан) (112). 12 г (80 ммоль) Адамантанона добавляли при перемешивании к 100 мл охлажденной до 13—15°С 100% HN03. Реакционную смесь выдерживали при комнатной температуре в течение 72 ч, затем нагревали на водяной бане в открытом сосуде при 60°С в течение 2 ч. Избыток азотной кислоты удаляли вакуумной перегонкой. К остатку добавляли 40 мл воды и 15 мл 96% II2SO4, раствор нагревали на водяной бане в открытом сосуде в течение 1 ч, затем охладили, проэкстрагировали смесью: петролейный эфир (40-60°С)-диэтиловый эфир (2:1) два раза по 50 мл. Полученный кислый раствор нейтрализовали 30% водным NaOH й горячим экстрагировали хлороформом три раза по 50 мл. Экстракты объединили, промыли насыщенным раствором NaCl, высушили над MgSC>4, отфильтровали и упарили в вакууме. Остаток растворили в 15-20 мл CH2CI2 и к полученному раствору добавляли петролейный эфир (40-60°С) до прекращения выпадения осадка. Осадок отфильтровали и возогнали в вакууме (160-170 °С/20 мм. рт. ст.). Получено 9 г кемантана в виде бесцветных кристаллов, т. пл. 318 °С (лит. 318-320 °С [4]). Выход 68%.

1-(1Ч-Бензоил-р-аланинокси)-адамантан-4-он (113). К раствору 1 г (6 ммоль) кемантана и 0.78 г (4 ммоль) N-бензоил-Р-аланина в 30 мл абсолютного ТГФ при перемешивании в атмосфере аргона добавляли 0.9 г (4.4 ммоль) ДЦК и 0.05 г ДМАП. Реакционную смесь выдерживали при перемешивании при комнатной температуре в течение 12 ч. По окончании реакции добавили одну каплю уксусной кислоты и перемешивали еще 15 мин. Осадок отфильтровали, фильтрат упарили досуха, оставшуюся маслянистую жидкость растворили в 10 мл этилацетата, и полученный раствор выдерживали при температуре 4°С в течение 8-12 ч. Выпавший осадок отфильтровали, фильтрат промыли 0,1N НС1, затем водой, высушили над MgS04, отфильтровали и упарили досуха. Полученную бесцветную маслянистую жидкость очищали хроматографически (элюент: этилацетат:петролейный эфир (40-60°С), 1:2). Получено 0.97 г соединения 113 в виде бесцветных кристаллов.

1-(ТЧ-Бешоил-Р-аланинокси)-4-оксиадамантан (114). К раствору 6 мл диэтлового эфира и 1.5 мл МеОН при 0°С порциями прибавляли 0.15 г (4 ммоль) NaBbU при перемешивании. Через 15 мин к образовавшейся смеси добавили 0.3 г (0,9 ммоль) соединения 113 и перемешивали в течение 3 ч, доводя постепенно температуру от 0°С до комнатной. Реакционную смесь упарили, добавили 5 мл воды, экстрагировали горячим этилацетатом. Экстракт сушили над MgS04, отфильтровали и упарили. Получено 0.28 г соединения 114 в виде бесцветной вязкой жидкости. Выход 93%.

1,4-Диоксиадамантан (116). К 50 мл диэтилового эфира при перемешивании порциями прибавили 1.3 г (34 ммоль) LiAlH4 при комнатной температуре и в эту смесь добавили 2.6 г (16 ммоль) кемантана (112). Перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь упарили, добавили 2 мл воды, высушили под вакуумом. Твердый остаток экстрагировали в аппарате Сокслета хлороформом в течение 4 ч. Экстракт высушили над MgS04, отфильтровали, раствор упарили. Получили 2.5 г соединения 116 в виде белых кристаллов, т. пл. 328°С (лит. 327-33 ГС [299]). Выход 93%.

1-Гидрокси-4-(бензоилокси)адамантан (117). К 1 г (6 ммоль) соединения 116 в 8 мл пиридина при 0°С при перемешивании по каплям прибавили 0.67 г (4.8 ммоль) бензоилхлорида. Реакционную смесь перемешивали в течение 3 ч при 0°С, затем упарили на роторном испарителе. К остатку добавили 10 мл воды и экстрагировали раствор этилацетатом три раза по 20 мл. Экстракты соединили и промыли 0.5% НС1, водой, насыщенным раствором ИаНСОз и снова водой. Полученный раствор высушили над MgSC>4, отфильтровали и упарили. После хроматографической очистки (элюент: этилацетатшетролейный эфир (40-60 °С), 1:4) выделили 0.4 г соединения 117 в виде бесцветных кристаллов, т. пл. 62 °С. Выход 31%.

1-(1Ч-Бензоил-Р-аланинокси)-4-бензоилоксиадамантан (115). 1 вариант. К 0.3 г (0.9 ммоль) соединения 114 в 8 мл пиридина при 0°С при перемешивании по каплям прибавили 0.13 г (0.9 ммоль) бензоилхлорида. Реакционную смесь перемешивали в течение 3 ч при 0°С. Добавили 1 мл воды, реакционную смесь упарили на роторном испарителе. К остатку добавили 15 мл воды и проэкстрагировали раствор хлороформом три раза по 50 мл. Экстракты соединили и промыли 0.5% НС1, водой, насыщенным раствором ИаНСОз и снова водой. Полученный раствор высушили над MgS04, отфильтровали и упарили. Остаток очищали хромато графически (элюент: этилацетатшетролейный эфир (40-60°С), 1:2,5). Выделили 0.31 г соединения 115 в виде бесцветных кристаллов.

2 вариант. К раствору 0.3 г (1.1 ммоль) соединения 117 и 0.14 г (0.7 ммоль) N-бензоил-Р-аланина в 20 мл сухого абсолютного ТГФ при перемешивании в атмосфере аргона добавляли 0.15 г (0.7 ммоль) ДЦК и 0.02 г ДМАП. Далее методика аналогична методике синтеза 1-(М-Бензоил-Р-аланинокси)-адамантан-4-она (113). После хроматографической очистки (элюент: этилацетатшетролейный эфир (40-60°С), 1:2.5) получено 0.22 г соединения 115 в виде бесцветных кристаллов. Теплота образования аксиального изомера -164.7 ккал/моль, экваториального -165.1 ккал/моль (расчет по программе HyperChem Pro 6.0).

Разделение изомеров* соединения 115, полученного по первой методике, проводили на жидкостном хроматографе, состоящем из насоса высокого давления "Beckman" 114 М, спектрофотометрического детектора MicroUV-Vis 20, петлевого дозатора "Rheodyne" 7125 с петлей объемом 250 мл. Для разделения использовали две соединенные последовательно хроматографические колонки Диасорб - Хинин (250x4 мм), носитель: силикагель (7мкм), модифицированный триэтоксисилильным производным хинина; подвижная фаза: гексан-хлористый метилен-изопропанол (66:33:1), 1 мл/мин (детектор, УФ 254 нм). Регистрацию и обработку хроматограмм проводили с помощью программного обеспечения "Мультихром 1.52".

Кристаллы соединения 115 - бесцветные, прозрачные - были получены кристаллизацией из смеси петролейный эфир (40-70°С)-этилацетат (1:8). Параметры элементарной ячейки кристалла и трехмерный набор интенсивностей отражений получены на рентгеновском автодифрактометре Enraf-Nonius CAD-4 (СиЛГ«-излучение, графитовый монохроматор)". Кристаллы транс-изомера (I) - моноклинные : C27H29NO5,

М 447.51; а 15.835(2), Ъ 9.050(1), с 16.192(3) Е, /? 101.83(1)°, F2271.1 (6) Е3, Z4, dB№l 1.309 г/см , //(СиКа) 7.29 см , пространственная группа Р2\/п . Интенсивности 3766 отражений измерены в квадранте обратного пространства (2в< 120°) методом й)!2всканирования с монокристалла размерами : 0.07 х 0.27 х 0.80 мм. Кристаллическая структура расшифрована прямым методом по программе SHELXS-97 [10] и уточнена полноматричным методом наименьших квадратов (МНК) относительно F2 по программе

SHELXL-97 [10] в приближении анизотропных тепловых колебаний для неводородных ? ' атомов (кроме их позиций N' и С с очень малыми заселённостями, которые уточнялись в изотропном приближении). В уточнении МНК использовали почти все отражения из рабочего массива, в том числе и очень слабые с 1<2<у(1), за исключением нескольких отражений с плохо согласующимися измеренными и вычисленными величинами F 2. Ниже приведены длины связей (А) и основные валентные углы (град.) транс-изомера. (I): О1 - С1 1.477(2), (У - С" 1.354(3), О" - С" 1.182(3), О3 = С14 1.223(3), О4 -С4 1.450(2).,(У - С21 1.344(2), О5 = С21 1.202(2), N - С13 1.464(3), N - С14 1.341(3), N - Н* 0.86(2), С7 - С2 1.529(3), С' - С8 1.514(3), С1 - С9 1.519(3), С2 - С3 1.534(3), С3 - С4 1.514(3), С3 - С10 1.521(3), С4 - С5 1.517(3), С5 - С6 1.521(3), С5 - С9 1.530(2), С6 - С7 1.516(3), С7 - С8 1.526(3), С7-С/0 1.528(3), С11-С12 1.502(3), С/2-С" 1.471(3), С14-С15 1.491(3), С15-С16 1.381 (3), С15 - С20 1.386(3), С16 - С17 1.376(3), С17 - С18 1.372(4), С18 - С19 1.368(3), С19 - С20 1.379(3), С21-С22 1.479(3), С22-С23 1.388(3), С22-С27 1.388(3), С23-С24 1.379(3), С24-С25 1.360(4), С25-С26 1.377(3), С26 - С27 1.3 75(3); с'о'с" 122.2(2), G404C21 117.7(2), С/5ЫС/-/ 122.7(2), C^NH^ 118(2), CWNH* 119(2), O'c'c2 110.7(1), O'C'C8 103.7(1), 0!C'C9 113.0(2), C2C7CS 109.8(2), C2C'C9 109.9(2), С5С7С9 109.6(2), (УС^С5 110.3(2), (Ус'с5 107.5(2), C^C5 110.0(2), 0'СП02 125.4(2), (УС^С72 111.0(2), 02СпС12 123.5(2), C"C!2C13 117.3(2), NC/JC/2 112.3(2), 05C/-/N 120.6(2), 03CI4C15 120.6(2), NC^C75 118.8(2), C'4C,5C16 118.6(2), CI4C15'C20

Разделение изомеров проводили в лаборатории аналитической химии МГУ совместно с Нестеренко П.Н. Рентгеноструктурный анализ проводился в Институте проблем химической физики РАН Чехловым А.Н.

123.1(2), С'6С,5С20 118.2(2), (УС2/05 123.3(2), 04C2IC22 112.2(2), 05С2,С22 124.5(2), С21С22С23118.0(2), С21С22С27 1 23.3(2), С23С22С27118.7(2), 0'СпС12 111.0(2).

1. Wani М.С., Taylor H.L., Wall M.E., Coggon P., McPhail A.T. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 2325.

2. Islam M.N., Iskander M.N. Mini-Rev. in Med. Chem. 2004, 4, 1077.

3. Schiff P.B., Fant J., Horwitz S.B. Nature. 1979, 277, 665.

4. McGuire W.P., Rowinsky E.K. Paclitaxel in Cancer Treatment. Dekker, N.-Y., 1995.

5. Georg G.I., Chen T.T., Ojima I., Vyas D.M. Taxane Anticancer Agents. ACS Symposium Series 583, American Chemical Society, Washington, DC, 1995.

6. Singla A.K., Garg A., Arragwal D. Int.J.Pharm. 2002, 235, 179.

7. Wall M.E. Med.Res.Rev. 1998,18, 299.

8. The Chemistry and Pharmacology of Taxol and its Derivatives. Ed. V. Farina. Elsevier, N.-Y., 1995.

9. Lin S., Ojima I. Expert Opin. Ther. Patents. 2000,10, 1.

10. Ojima I., Kuduk S.D., Chakravarty S. Adv. Med. Chem. 1999, 4, 69.

11. Kingston D.G.I. Chem. Commun. 2001, 867.

12. Holton R.A., Somoza C., Kim H.-B., Liang F., Biediger R.J., Boatman P.D., Shindo M., Smith C.C., Kim S., Nadizadeh H., Suzuk Y., Tao C., Vu P., Tang S., Zhang P., Murthi K.K., Gentile L.N., Liu J.H. J. Am. Chem. Soc. 1994,116, 1597.

13. Holton R.A., Kim H.-B., Somoza C., Lliang F„ Biediger R.J., Boatman P.D., Shindo M., Smith C.C., Kim S., Nadizadeh H., Suzuki Y., Tao C., Vu P., Tang S., Zhang P., Murthi K.K., Gentile L.N., Liu J.H. J. Am. Chem. Soc. 1994,116, 1599.

14. Wender P.A., Badham N.F., Convay S.P., Floreancig P.E., Glass Т.Е., Houze J.B., Krauss N.E., Lee D., Marquess G., McGrane P.L., Meng W., Natchus M.G., Shuker A.J., Sutton J.C., Taylor R.E. J. Am. Chem. Soc. 1997,119, 2757.

15. Mukaiyama Т., Shiina I., Iwadare H., Saitoh M., Nishimura Т., Ohkawa N., Sakoh H., Nishimura K., Tani Y., Hasegawa M., Yamada K., Saitoh K. Chem. Eur. J. 1999, 5, 121.

16. Holton R.A., Juo R.R.,.Kim H.B., Williams A.D., Hanusawa S., Lowenthal R.E., Jogai S. J. Am. Chem. Soc. 1988,110, 6558.

17. Wender P.A., Muccario T.P. J. Am. Chem. Soc. 1992,114, 5878.

18. Ettouati L., Ahond A., Poupat C., Potier P. Tetrahedron. 1991, 47, 9823.

19. Shea К.J., Sakata S.T. Tetrahedron Lett. 1992, 33,4261.

20. Dess D.B., Martin J.C. J. Am. Chem. Soc. 1991,113, 7277.

21. Ireland R.E., Liu L. J. Org. Chem. 1993, 58, 2899.

22. Takano S., Inomata K., Samizu K., Tomita S., Janase M., Suzuku M., Iwabuchi Y., SugiharaT., OgasawaraK. Chem. Lett. 1989, 1283.

23. Zhang W., Robins M.J. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 1177.

24. Wender P.A., Kogch H., Lee H.Y., Munger J.D., Wilhelm R.S., Williams P.D. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8957.

25. Samaranayake G., Magni N.F., Jitrangsri C., Kingston D.G.I. J. Org. Chem. 1991, 56, 5114.

26. Mukaiyama Т., Shiina I., Iwadare H., Sakoh H., Tani Y., Hasegawa M., Saitoh K. Proc. Japan Acad. Ser. B. 1997, 73, 95.

27. Tabuchi Т., Kawamura K., Inanaga J., Yamaguchi M. Tetrahedron Lett. 1986, 27, 3889.

28. Mukaiyama Т., Shiina I., Sakata K., Emura Т., Seto K., SaitohM. Chem. Lett. 1995, 179.

29. Vegejs E., AhmadS. Tetrahedron Lett. 1988, 29, 2291.

30. Moriya Т., Handa Y., Inanaga J., Yamaguchi M. Tetrahedron Lett. 1988, 29, 6947.

31. Inanaga J., Yokohama Y., Handa Y., Yamaguchi M. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 6371.,

32. Inoue M., Sasaki M., Tachibana K. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 1611.

33. Matsuda F., Sakai Т., Okada N., Miyashita M. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 863.

34. Molander G.A., McKie J.A./. Org. Chem. 1992, 57, 3132.

35. Molander G.A., McKie J.A. J. Org. Chem. 1994, 59, 3186.

36. Swindell C.S., Fan W. J. Org. Chem. 1996, 61, 1109.

37. Swindell C.S., Fan W. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 2321.

38. Shiina I., Iwadare H., Sakoh H., Hasegawa M., Saitoh K., Mukaiyama T. Chem. Lett. 1997,1139.

39. Paquette L.A., Bailey S. J. Org. Chem. 1995, 60, 7849.

40. Paquette L.A., Montgomery F.J., Wang T.-Z. J. Org. Chem. 1995, 60, 7857.

41. Stork G., Manabe K., Liu L. J. Am. Chem. Soc. 1998,120, 1337.

42. Mukaiyama Т., Shiina I., Kimura K., Akiyama Y., IwadareH. Chem. Lett. 1995, 229.

43. Shiina I., Iwadare H., Sakoh H., Ohkawa N., Nishimura Т., MukaiyamaT. Chem. Lett. 1995, 781.

44. Swindell C.S., Patel B.P. J. Org. Chem. 1990, 55, 3.

45. Mukaiyama Т., Kagayama A., Shiina I. Chem. Lett. 1998, 1107.

46. Burk R.M., Roof M.B. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 395.

47. Shiina I., Saitoh M., Nishimura K., Saitoh K., Mukaiyama T. Chem. Lett. 1996, 223.49