Синтез аналогов стероидных эстрогенов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

005535744

Абусалимов Шакир Нурбаба оглы

СИНТЕЗ АНАЛОГОВ СТЕРОИДНЫХ ЭСТРОГЕНОВ

Специальност 02.00.10 - Биоорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

г 4 ОцТ 2013

Санкт-Петербург 2013

005535744

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Шавва Александр Григорьевич доктор химических наук, профессор кафедры химии природных соединений химического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Зенкевич Игорь Георгиевич, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии химического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»;

Бабаев Евгений Вениаминович, доктор химических наук, профессор, ведущий научный сотрудник кафедры органической химии химического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Защита состоится «05» декабря 2013 г. В 15 часов на заседании совета Д212.232.28 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 41/43, химический факультет (БХА).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. A.M. Горького, СПбГУ, Университетская наб., д. 7/9.

Автореферат разослан « t) » октября_2013 г.

- > -

Учёный секретарь Г''4: /А.Ф.Хлебников/

диссертационного совета

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Эстрогены являются «естественными» защитниками человека от заболеваний сердечно-сосудистой системы, остеопороза, нейродегенеративных болезней. По мере старения женщин содержание этой группы гормонов часто заметно снижается, что вызывает целый букет заболеваний. В модельных опытах на животных многократно подтвержден защитный эффект эстрогенов, однако сигнальные системы в организме человека и животных заметно отличаются, что позволяет лишь с большой осторожностью подходить к отбору потенциальных препаратов для заместительной гормональной терапии и онкологических болезней.

В мужском организме понижение соотношения между содержанием тестостерона и эстрадиола в предстательной железе рассматривается как фактор риска возникновения рака предстательной железы.

Поскольку многие биологические свойства опосредуются ядерными рецепторами эстрогенов, главным условием для практического применения модифицированных аналогов стероидных эстрогенов является их пониженная гормональная активность, опосредованная этими рецепторами.

Поэтому при поиске новых аналогов эстрогенов с избирательным биологическим действием. желательно выявление модификаций, приводящих к сильному снижению сродства к рецепторам эстрогенов, в частности, при создании ингибиторов^ влияющих на метаболизм природных гормонов. Так, на различных стадиях клинических исследований находятся ингибиторы суль-фатазы эстрона, ароматазы, 17Р-гидроксистероид-дегидрогеназы и т.д. Кроме того, ввиду канцерогенных свойств эстрогенов, желательно введение заместителей, препятствующих генотоксическому действию модифицированных веществ. _ ' . ■

Целью работы является поиск модификаций в структуре 8а-аналогов стероидных эстрогенов, приводящих к сильному снижению гормональной активности и последующая оценка влияния таких модификаций на некоторые биологические свойства новых соединений.

Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:

1) разработать метод полного синтеза 8а-аналогов эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1, и на примере 1-2 веществ изучить особенности их строения;

2) усовершенствовать метод получения 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов; исследовать методами ЯМР строение 6-окса-аналогов эстрогенов, предложить алгоритм для быстрого установления их пространственной структуры; оценить характер данной модификации (замену СН2 фрагмента на атом кислорода) на пространственную структуру молекул;

3) исследовать биологические свойства новых соединений с целью выявления наиболее перспективных модификаций, приводящих к резкому падению гормонального действия, не сказывающихся на других полезных свойствах новых веществ.

Научная новизна.

Доказана применимость схемы полного синтеза Торгова-Ананченко для получения 1-метил-8а-аналогов стероидных эстрогенов. Найдены соединения, обладающие пониженным утеротропным действием при отсутствии ги-пертриглицеридемической активности, что позволяет рекомендовать эту группу веществ для синтеза на их основе ингибиторов метаболизма стероидных гормонов.

Синтезированы новые 6-оксаэстрогены, проявляющие улучшенные биологические свойства.

Изучены конформации ряда стероидов в растворе и в кристалле, показана возможность определения конформаций методами ab initio и ММ+.

Практическая ценность работы.

Разработаны схемы получения аналогов стероидных эстрогенов, применимые для крупномасштабного синтеза. Найдены стероиды, на основе которых возможно получение ингибиторов сульфатазы эстрона, что перспективно для лечения гормонозависимого рака молочной железы. Выявлены перспективные модификации в структуре аналогов эстрогенов, приводящие к значительному снижению утеротропной активности при сохранении ряда полезных свойств, которые могут быть рекомендованы как средства заместительной гормональной терапии и лечения кардиоваскулярных заболеваний.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработка нового метода синтеза 8а-аналогов стероидных эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1.

2. Усовершенствование метода получения 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов (патент РФ № 2057140 (1996), кл. C07J63/00).

3. Установление особенностей структуры 8а-аналогов стероидных эстрогенов.

Личный вклад автора.

Основная часть работы выполнена автором самостоятельно. Она включает в себя непосредственное получение экспериментальных данных, разработку методологии исследования и интерпретации полученных результатов, формулировку цели, задач и выводов данной работы, написание и публикацию статей.

Апробация работы. По теме диссертации получен 1 патент РФ, опубликовано 10 статей, и 12 тезисов докладов. Материал диссертации был представлен на 9 всероссийских и международных конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 158 страницах и состоит из обзора литературы, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части, выводов, приложения и списка цитированной литературы.

В обзоре литературы рассмотрены современные направления синтеза модифицированных стероидных эстрогенов, проанализированные литературные данные по влиянию дополнительных «мостиковых» колец на свойст-

ва аналогов. В главе «Обсуждение результатов» обоснован выбор путей для решения поставленных задач, обсуждены результаты работы.

Диссертация содержит 53 схемы, 9 рисунков и 15 таблиц, список литературы включает 159 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Постановка задачи Модифицированные стероидные эстрогены обладают широким спектром биологических свойств, что позволило применять их в качестве средств заместительной гормональной терапии, контрацептивных препаратов и т.д. Однако длительное применение эстрогенов приводит к увеличению риска возникновения рака молочной железы, рака эндометрия, инсультов, тромбозов и других болезней. Поэтому поиск новых модифицированных аналогов эстрогенов с пониженной канцерогенностью, сохранивших ряд полезных свойств, становится весьма актуальным. Для решения этой задачи необходимо знать, хотя бы приблизительно, причины канцерогенности эстрогенов.

В настоящее время считают, что существуют два основных типа канцерогенеза - промоторный и генотоксический (мутагенный), действие которых может суммироваться. Промоторный механизм обусловлен повышенной активностью, опосредованной рецепторами эстрогенов. Генотоксический механизм объясняется метаболическим гидроксилированием эстрогенов в положение 4, последующим образованием 3,4-о-хинонов и их взаимодействием с ДНК, вызывающим депуринизацию последней. При этом могут образовываться аддукты эстрогенов как по С-1, так и по С-2.

С нашей точки зрения, одним из вариантов снижения канцерогенности эстрогенов может быть введение в молекулу стероида заместителя в положение 1, блокирующего взаимодействие с ДНК и тем самым препятствующим её депуринизации. Если наличие заместителя в положении 1 приведет и к снижению эстрогенной активности, то такая модификация (в зависимости от конкретной задачи) может оказаться весьма перспективной.

Канцерогенными свойствами могут обладать метаболиты эстрогенов с гидроксильной группой при С-6. Поэтому соединения, не способные претерпевать гидроксилирование по С-6, можно рассматривать в качестве потенциальных кандидатов для синтеза и дальнейших исследований. Кроме того, 6-оксаэстрогены обладают пониженной гормональной активностью, что должно снизить их канцерогенное действие, связанное с усиленной пролиферацией в органах-мишенях.

Выбор основных модельных соединений для синтеза и исследования биологических свойств Представлялось необходимым синтезировать новые аналоги стероидных эстрогенов, модификации которых могли бы привести к получению соединений с пониженной утеротропной активностью и, предположительно, пониженной канцерогенностью, для оценки перспективности создания новых веществ с избирательными биологическими свойствами. Конкретное направле-

ние биологических исследований можно было сделать после первичной оценки утеротропной активности новых веществ.

В соответствии со сказанным выше, представлялось целесообразным синтезировать аналоги стероидных эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1, поскольку докинг таких соединений в гормон-связывающий участок а-рецептора эстрогенов показал, что такая модификация должна привести к заметному снижению сродства к рецептору. В качестве модельных соединений мы избрали стероиды 1-4, поскольку свойства налогов 5-8, не содержащих метальную группу при С-1, изучены на кафедре химии природных соединений, что должно облегчить оценку перспективности такой модификации.

Синтез 1-метил 8а-аналогов стероидных эстрогенов Мы изучили возможность применения схемы Торгова-Ананченко в модификации Вендлера для получения 8а-анапогов эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1. Исходный 8-метил-6-метокси-1-тетралон (24) получен предложенным ранее методом (схема 2.7). Ацилирование метилового эфира .«-крезола янтарным ангидридом по Фриделю-Крафтсу приводит к смеси региоизомеров кетокислот 25 и 26, которые были разделены кристаллизацией. Восстановление кетогруппы соединения 26 по Клемменсену проходит почти количественно. Циклизация полученной кислоты 27 под действием полифосфорной кислоты приводит к тетралону 28, который легко восстанавливается по Кижнеру-Вольфу в тетралин 29. Окисление тетралина 29 под действием хромовой смеси протекает селективно с образованием целевого тетралона 24.

Схема 2.7.

Изотиурониевую соль 30 и секосоединения 31 и 32 получали в обычных условиях без осложнений (схема 2.8). Циклодегидратацию секосоединений, во избежание образования продуктов изомеризации двойных связей, осуществляли в мягких условиях - под действием НС1 в МеОН при максимально коротком времени реакции и получили классические эстрапентаены 33 и 34 с хорошими выходами.

Схема 2.8.

Как и ожидалось, стереоселективность каталитического гидрирования эстрапентаенов 33 и 34 оказалась невысокой. Целевые соединения удалось получить только при использовании в качестве катализатора N1 Ренея в бензоле с последующим окислением реактивом Саретта, хотя и с низкими суммарными выходами. Соответствующие ацетильные производные получены в стандартных условиях (схема 2.9). ^

Схема 2.9.

Установление строения новых модельных соединений является сложной задачей ввиду возможного существования в растворе нескольких конформе-ров. Мы провели полное отнесение сигналов атомов 13С и'Нв спектрах соединения 2, используя методы спектроскопии ЯМР.

Мы обнаружили, что в спектре ЯМР 'Н исследованного соединения мультиплетность сигнала протона Нбр несколько отличается от ожидаемой (рис. 2.1). Действительно, в спектре аналога 6 сигнал протона Нбр обнаруживается с таким же химическим сдвигом, но отчетливо виден дублет дублета дублетов с константами 12.0, 4.8 и 2.2 Гц. Эти значения соответствуют Н6)3-Нба, Нбр(ея)-Н7р(ах), и НбР(ея)-Н7а(ец) и свидетельствуют о том, что Нбр занимает псевдоэкваториальное положение. В соединении 2 значения геми-нальных констант протонов при С-6 и С-7 несколько усреднены. Это свидетельствует о том, что Нбр занимает псевдоаксиальное положение, что может быть при конформации кольца В в виде искаженного полукресла. Если это так, то Нбр должен в пространстве сближаться с протоном Н11Р настолько, что между ними возникает ЯЭО, что и наблюдается.

Рисунок. 2.1. Фрагменты спектров ЯМР 'Н стероидов 2 и 6, и фрагмент спектра NOEZY стероида 2.

В таблице 2 сопоставлены результаты определения межпротонных расстояний по данным РСА, а также рассчитанными методами ab initio и ММ+. Сравниваемые расстояния соответствуют друг другу, как и расстояния между атомами кислорода в кольцах А и D (последнее важно для оценки эффективности связывания с рецепторами эстрогенов). Следовательно, эти расчетные методы можно использовать при докинге подобных веществ в структуры различных высокомолекулярных соединений (рецепторы стероидных гормонов, ферменты, нуклеиновые кислоты).

Таблица 2.2. Сравнение межпротонных расстояний по данным РСА, и

рассчитанными методами ab initio и ММ+ в стероидах 2 и 6.

Расстоян ия между протона ми, А

РСА Ab initio ММ+ РСА Ab initio ММ+

1-9а 2.509 2.56 2.532 - - -

1-11а 2.515 2.42 2.383 - - -

1-пр 3.371 3.55 3.517 - - -

7а- 15а 3.410 3.37 3.312 3.417 3.400 3.339

7а-15р 2.370 2.34 2.299 2.316 2.351 2.309

7(3-11Р 2.250 2.42 2.404 2.175 2.332 2.318

7Р-15а 4.467 4.43 4.432 4.471 4.447 4.452

7Р-15Р 3.355 3.35 3.320 3.339 3.374 3.346

8а-9а 2.458 2.33 2.368 2.462 2.342 2.353

8а-14а 2.102 2.31 2.312 2.108 2.324 2.320

9а-12а 2.545 2.65 2.640 2.556 2.459 2.614

9а-14а 2.268 2.42 2.463 2.247 2.367 2.401

12а-14а 2.557 2.41 2.447 2.538 2.409 2.459

12а-17а 2.362 2.37 2.391 2.428 2.375 2.392

14а-17а 2.541 2.36 2.386 2.547 2.343 2.372

15а-16а 2.308 2.37 2.376 2.311 2.377 2.376

15а-1бр 2.899 2.90 2.904 2.912 2.902 2.906

16а-17а 2.328 2.35 2.376 2.338 2.353 2.377

1бр-17а 3.020 2.99 3.070 3.029 2.991 3.072

03-017 10.94 10.88 10.85 10.96 10.91 10.89

Исследование утеротропной активности стероидов 1-4 в опытах на неполовозрелых мышах при подкожном введении в течение 3 дней, проведенное с.н.с. Е.В. Цырлиной, показало, что новые вещества активны в дозе 10 мг/кг веса тела в день. Поэтому свойства соединений 2 и 3 далее изучены в опытах на овариэктомированных крысах. Показано, что 8а-аналоги эстрогенов, содержащие метальную группу при С-1, обладают пониженной утеротропной активностью, о чем можно судить как по их влиянию на вес матки подопытных животных, так и по влиянию на содержание рецепторов прогестерона. Косвенным подтверждением этого является отсутствие у аналогов 2 и 3 остеопротекторного действия. Важно, что под их действием не повышается уровень триглицеридов в крови, поскольку это рассматривают как независимый фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Можно заключить, что стероиды 2 и 3 имеют преимущества перед многими соединениями, не содержащими метальную группу при С-1 и перспективны и для синтеза на их основе ингибиторов ферментов, осуществляющих метаболизм стероидных эстрогенов. Исследование соединений 1 и 4 продолжается.

Синтез и исследование биологических свойств 6-оксааналогов стероидных эстрогенов

К началу нашей работы удовлетворительных путей синтеза 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов не было, а биологические свойства этой группы веществ исследованы весьма неполно. Анализ литературных данных позволил заключить, что наиболее перспективным путем для получения 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов является усовершенствование схемы Торгова. На первом этапе работы мы избрали в качестве модельных соединений стероиды 42а, 42Ь, 83-87. Целью этой части исследования был подбор условий для получения торговских секостероидов, их циклодегидра-тации и каталитического гидрирования.

Хроманоны 36 и 59 были синтезированы известными методами, после чего превращены в изотиурониевые соли 89 (схема 2.19) и 99 (схема 2.21). Конденсация последних с соответствующими циклическими 1,3-дикетонами гладко приводит к образованию секостероидов, при циклодегидратации которых под действием НС1 в МеОН в использованных нами условиях легко образовывались 6-окса-эстра-1,3,5(10),8,14-пентаены. При проведении реакции в бензоле под действием и-толуолсульфокислоты мы зафиксировали образование продуктов циклизации 90 и 91 (схема 2.19), тем самым опровергнув предположение американских авторов о безостановочном протекании реакции.

Схема 2.19.

Далее мы остановимся на разработке метода каталитического гидрирования 6-окса-1,3,5(10),-8,14-пентаенов, 41а, 41Ь, 94, 96, 97 приводящего к образованию соответствующих 8а-аналогов эстрогенов. Как и ранее, мы руководствовались результатами вариантов каталитического гидрирования близких по структуре карбаналогов на № Ренея в бензоле. Поскольку в этом случае происходит восстановление кетогруппы с образованием изомерных спиртов, для получения кетопроизводных образовавшиеся продукты гидрирования, не выделяя их в чистом виде, окисляли хромовым ангидридом в пиридине. Выходы целевых стероидов указаны на схеме. Таким образом, мы разработали метод каталитического стереоселективного гидрирования 6-оксаэстра-1,3,5(10),8,14-пентаен-17(или 17а)-онов с пространственно доступными двойными связями, ведущий к преимущественному образованию соответствующих 8а-аналогов эстрогенов. При наличии при С-17 (или С-17а) ацетильной группы в р-положении выход целевых соединений выше, а очистка - проще, поскольку эти соединения образуют кристаллы гораздо легче, чем кетоаналоги. Результаты работы защищены патентом РФ.

Хотя 6-окса-1,3,5(10),8,14-пентаены известны с 1964 г, спектры ЯМР этих соединений серьезно не исследовали. Поэтому при отнесении сигналов в спектрах ЯМР ПС этих веществ встречаются ошибки. Это послужило причиной полного отнесения сигналов нескольких соединений (табл. 2.5). Полное отнесение сигналов в спектрах ЯМР 13С этой группы соединений открывает возможность для быстрого установления пространственной структуры веществ с другими заместителями.

Влияние стероида 84 на липиды сыворотки крови и печени интактных и овариэктомированных крыс исследованы в НИИ экспериментальной медицины (Санкт-Петербург) под руководством проф. В.Е. Рыженкова. Полученные данные указывают на наличие у исследованного соединения гипохоле-стеринемической активности при отсутствии гипертриглицеридемического действия, которое относят к неблагоприятным эффектам.

Очень интересные результаты получены при исследовании влияния метилового эфира 84 на связывание эстрадиола в ткани матки овариэктомированных крыс. Работа проведена на кафедре молекулярной фармакологии и радиологии медико-биологического факультета Российского государственного медицинского университета (Москва) под руководством акад. РАМН П.В. Сергеева. Масляный раствор вводили овариэктомированным крысам внутри-брюшинно на 7 день после овариэктомии. В дозах 0.1 мг/кг и 1.0 мг/кг веса

тела в день, через 24 ч после эфтаназии определяли связывание эстрадиола с цитозольными рецепторами эстрадиола ткани матки и утеротропную активность. Оказалось, что утеротропная активность отсутствует, а связывание эстрадиола с рецепторами понизилось соответственно на 50 и 61%. У метилового эфира 0-гомо-8а-эстрона в дозе 1.0 мг/кг веса тела в день утеротропная активность составила 205% по сравнению с контролем, а связывание эстрадиола с рецепторами возросло до 236%. Эти результаты указывают на сильное влияние замены углерода в положении 6 на кислород на гормональное действие аналогов и даже некоторый антигормональный эффект 6-оксааналога в условиях эксперимента.

Полученные результаты указывают на перспективность поиска противоопухолевых веществ на основе 6-окса-0-гомо-8а-эстрона. Очень интересно, что метиловые эфиры 6-окса-8а-эстрона и 8а-эстрона такими эффектами не обладают, к тому же проявляют гипертриглицеридемическую активность. Следовательно, поиск новых противоопухолевых веществ перспективно проводить именно в ряду модифицированного 6-окса-Б-гомо-8а-эстрона.

Синтез и исследование структуры 7-метил-6-окси-8а-аналогов стероидных эстрогенов Представлялось интересным найти «микромодификацию», которая позволит получать подобные соединения, не обладающие гормональной активностью. Важным условием являлось, естественно, удаленное положение вводимого заместителя от С-3, что необходимо для синтеза потенциальных ингибиторов различных ферментов, осуществляющих синтез и метаболизм эстрогенов в организме.

Схема 2.21.

Докинг различных 6-окса-8а-аналогов эстрогенов в лигандсвязывающий карман а-рецепторов эстрогенов показал, что перспективен синтез соединений, содержащих метильную группу при С-7. Такая модификация могла привести к заметному снижению пролиферативной активности. Соединения 104 и 105 синтезированы обычными методами. Их каталитическое гидрирование

Интересно отметить, что при обработке секостероида 101 CF3COOH в бензоле мы зафиксировали образование соединения состава С21Н24О4. На основании современных представлений о механизме образования эстрапентае-нов можно было предположить для нового соединения одну из двух структур 110 или 111. Однако, по данным РСА, оно имеет строение 112, что совершенно неожиданно, и свидетельствует о более сложном механизме циклизации.

Исследование некоторых биологических свойств стероидов 83 и 105 проведено в опытах на овариэктомированных крысах линии Wistar проф. Н.Д. Ещенко с сотрудниками (кафедра биохимии биолого-почвенного факультета СПбГУ) и проф. JI.M. Берштейном с сотрудниками (НИИ онкологии, Санкт-Петербург). Результаты представлены в таблице 2.9.

Таблица 2.9. Влияние стероидов 83 и 105 на некоторые биохимические параметры овариэктомированных крыс.___

Группа животных Изменение веса тела за время опыта, г Вес матки, мг/1 ООг веса тела Вес золы, мг/«Влажный» вес кости, мг Содержание холестерина в сыворотке крови, мг/дл Содержание триглицери-дов в сыворотке крови, мг/дл

Ложнооперированные 26.0±2.8 191.5±14.0 0.430±0.005 48.6±2.3 83.0±5.2

ОВЭ 47.5±2.5 30.9 ± 1.5 0.392 ±0.005 66.6 ± 2.1 67.8± 5.4

ОГО, получавшие ЕЕ 6.5 ±1.5 213.9±13.9 0.431 ±0.003 38.1 ±2.0 133.4± 16.3

ОВЭ, получавшие стероид 83 -3.7± 3.3 162.5± 9.6 0.411 ±0.006 28.8 ±2.6 82.5± 6.8

ОВЭ, получавшие стероид 105 44.0± 2.7 30.2 ± 1.2 0.405 ±0.004 52.5 ± 2.2 64.5± 5.8

Представленные в таблице данные ясно показывают, что стероид 105 не влияет на вес тела, не обладает пролиферативной активностью в матке и нормализует содержание холестерина в сыворотке крови. Отсутствие остео-протекторной активности указывает на резко сниженное связывание с а-рецепторами эстрогенов. Важно, что соединение не проявляет гипертригли-церидемического действия. Стероид 83 сильно снижает вес тела, проявляет сильное утеротропное и гипертриглицеридемическое действие.

Таким образом, введение р-метильной группы в положение 7 D-гомо-б-окса-8а-аналога эстрогена с целью резкого снижения гормональной активности себя оправдало и может быть рекомендовано при поиске ингибиторов различных ферментов, осуществляющих метаболизм эстрогенов. Эта модификация была использована И.А. Глуздиковым с соавторами для синтеза эффективного ингибитора сульфатазы эстрона, перспективного для лечения гормонозависимого рака молочной железы.

Учитывая полученные результаты, мы детально исследовали стероид 105 методами спектроскопии ЯМР и РСА. Полное отнесение сигналов в спектрах ЯМР осуществили при комбинированном использовании одно- и двумерных методов ЯМР спектроскопии: ПМР, COSY-DQF, DEPT135, HSQC hNOESY.

Синтез, исследование пространственного строения и биологических свойств 17р-ацетокси-7а,18-диметип-3-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),8(9)-тетраена (116)

Известно, что наличие метальной группы в положении 7а- стероидных эстрогенов усиливает гормональное действие, тогда как введение двойной связи в положение 8(9) снижает его и повышает антиоксидантные свойства модифицированного стероида. 8-Дегидроэстрогены и их производные предлагают для заместительной терапии, лечения атеросклероза, остеопороза, вазомоторных симптомов и т.д. Данные об одновременном влиянии обеих указанных модификаций стероидных эстрогенов на биологические свойства отсутствуют.

Схема 2.23.

15

Для планирования исследований по синтезу стероидных эстрогенов с упомянутыми модификациями и изучению их биологических свойств необходимо выяснить особенности строения этой группы соединений, в первую очередь, пространственное расположение метальной группы при С-7. В качестве модельного соединения для изучения особенностей строения 8-дегидроэстрогенов, содержащих метальную группу при С-7, мы выбрали 17р-ацетокси-7а,18-диметил-3-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),8(9)-тетраен 116, синтез проведен по схеме Торгова. Использование изотиурониевой соли 99 позволило с высоким выходом получить секосоединение 113, из которого синтезировали 6-оксаэстрапентаен 114. Ключевой стадией при получении целевого соединения 116 было каталитическое гидрирование ацетата 115, поскольку подход катализатора к двойной связи 14(15) этого стероида затруднен как с а, так и с ß-стороны молекулы. Лучший результат получили при использовании в качестве катализатора Pd/Al203.

Для определения пространственного строения стероида 116 в кристалле и растворе были использованы методы рентгеноструктурного анализа (РСА) и спектроскопии ЯМР, данные которых сопоставляли с результатами полуэмпирических расчетов.

Рисунок. 2.8. Пространственная структура стероида 116 в растворе. Стрелками показаны ЯЭО, наблюдаемые в спектре NOESY.

Показано, что преобладающая конформация стероида в растворе и в кристалле совпадают. В рассчитанной методом аЪ initio конформации стероида, которая наиболее соответствует найденной экспериментально, метальная группа при С-7 также занимает псевдоаксиальное положение. Основываясь на этих результатах, можно сказать, что метод расчета аЪ initio применим для расчета конформаций таких соединений. Важность этого вывода также доказывают результаты биологических экспериментов - полученный тетраен, как и ожидалось, сохраняет гормональную активность и обладает остеопротекторными свойствами.

Выводы

1. Схема Торгова-Ананченко применима для синтеза 8а-аналогов стероидных эстрогенов, содержащих метильную группу при С-1.

2. Усовершенствован способ получения 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов, включающий каталитическое гидрирование 6-оксаэстра-1,3,5(10),8,14-пентаенов в присутствии никеля Ренея в бензоле (патент РФ 2057140, кл. C07J63/00, 1996).

3. Циклодегидратация 3-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),9(11)-тетраен-14,17-дионов проходит с образованием промежуточных веществ с гидро-ксильной группой при С-14, в противоположность мнению, высказанному в литературе.

4. 1-Метил-8а-аналоги стероидных эстрогенов перспективны для синтеза на их основе соединений с гипохолестеринемической активностью при пониженном утеротропном действии.

5. 6-Окса-аналоги стероидных эстрогенов перспективны для синтеза на их основе соединений с остеопротекторным действием при пониженной уте-ротропной активности.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Сергеев П.В, Карева E.H., Соловьева Е.В., Абусалимов Ш.Н., Шавва А.Г. Влияние аналогов 8-изоэстрадиола на связывание эстрадиола в ткани матки овариэктомированных крыс. Бюлл. эксп. биол. мед. 1995. № 2. С. 165167.

2. Шавва А.Г, Ищенко И.В., Елисеев И.И., Абусалимов Ш.Н., Гаспарян

3.Г. Способ получения 6-окса-8-изо-аналогов стероидных эстрогенов. Патент РФ № 2057140 кл. C07J63/00 (1996).

3. Старова Г.Л., Елисеев И.И., Абусалимов Ш.Н., Цогоева С.Б., Шавва А.Г. Молекулярные структуры некоторых 8-изоаналогов стероидных эстрогенов. Кристаллография. 2001. Т. 46. № 1. С. 72-75.

4. Селиванов С.И., Абусалимов Ш.Н., Егоров М.С, Шавва А.Г. Спектры ЯМР 13С 6-оксаэстра-1,3,5(10),8,14-пентаенов. Вестник СПбГУ. 2001. Серия

4. Вып. 4, №28. С. 107-112.

5. Абусалимов Ш.Н., Елисеев И.И., Гриненко Е.В., Глуздиков И.А., Марченко Е.М., Селиванов С.И., Шавва А.Г. Синтез эстра-1,3,5(10),8,14-пентаенов, содержащих метильную группу в кольце А. Вестник СПбГУ. Сер. Физика и химия. 2003. Серия 4. Вып. 4, № 28. С. 121-124.

6. Абусалимов Ш.Н., Никольская С.К., Старова Г.Л., Селиванов С.И.. Синтез 6-окса-эстра-1,3,5(10),8,14-пентаенов. ЖОрХ. 2006. Т. 42. Вып. 1. С. 50-55.

7. Селиванов С.И., Старова Г.Л., Абусалимов Ш.Н., Шавва А.Г. Синтез и исследование пространственного строения 17Р-ацетокси-3-метокси-7,18-диметил-3-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),8(9)-тетраена. ЖОрХ. 2006. Т. 42. Вып. 2. С. 215-222.

8. Шавва А.Г., Морозкина С.Н., Ищенко И.В., Елисеев И.И., Старова Г.Л., Селиванов С.И., Абусалимов Ш.Н., Селиванов, С.С., Каменева И.Ю., Ещенко Н.Д.. Синтез и исследование биологических свойств ó-oKca-D-гомо-8а-анагтогов стероидных эстрогенов. Биоорг. хим. 2007. Т. 33, № 3. С. 310314.

9. Гриненко Е.В., Каменева И.Ю., Абусалимов .Ш.Н., Марченко Е.М., Селиванов С.И., Морозкина С.Н., Шавва А.Г. Синтез и исследование гипохо-лестеринемических свойств некоторых 8а-аналогов стероидных эстрогенов. Вестник СПбГУ. 2007. Серия 4. Вып. 4, № 28. С. 119-127.

10. Морозкина С.Н, Абусалимов Ш.Н., Старова ГЛ., Селиванов С.И., Шавва А.Г.. Синтез и исследование молекулярной структуры некоторых 8а-аналогов стероидных эстрогенов. ЖОХ. 2010. Т. 80. Вып. 7. С. 1158-1164.

11. Морозкина С.Н, Абусалимов Ш.Н., Селиванов С.И., Шавва А.Г. Синтез и исследование биологических свойств некоторых 8а-аналогов стероидных эстрогенов. ЖОрХ. 2013. Т. 49. Вып. 4. С. 619-625.

12. Абусалимов Ш.Н., Елисеев И.И., Каменева И.Ю., Шавва А.Г. Синтез и исследование гиполипидемической активности 6-окса-8-изоаналогов стероидных эстрогенов. Симпозиум по органической химии. СПб, 1995, 21-24 мая. Тезисы докладов. Т.2. С. 299.

13. Старова Г.Л., Елисеев И.И., Абусалимов Ш.Н., Цогоева С.Б., Шавва А.Г. Особенности строения молекул трех 8-изоаналогов стероидных эстрогенов. Вторая национальная конференция по применению рентгеновского, син-хротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (РСНЭ-99). Москва, 23-27 мая 1999 г. Тезисы докладов. С. 46.

14. Шавва А.Г., Старова Г.Л., Селиванов С.И., Егоров М.С., Урусова Е.А., Абусалимов Ш.Н., Власов П.С., Беляков В.Ю.. Сравнительное исследование молекулярных структур 8-изоаналогов стероидных эстрогенов методами рентгеноструктурного анализа и молекулярного моделирования. III Национальная конференция РСНЭ. Москва, 21-25 мая 2001 г. Тезисы докладов. С. 174.

15. Старова Г.Л., Абусалимов Ш.Н., Грудинкин П.С., Шавва А.Г.. Молекулярная структура 14Р-гидрокси-7Р-метил-3-метокси-6-окса-0-гомо-эстра-1,3,'-5(10),9-(11)-тетраен-17а-она // III Национальная конференция РСНЭ. Москва, 21-25 мая 2001 г. Тезисы докладов. С. 151.

16. Старова Г.Л., Ищенко И.В., Абусалимов Ш.Н., Шавва А.Г.. Молекулярная структура 17р-ацетокси-7а, 18-диметил-3-метокси-6-окса-эстра-1,3,5(10),-8(9)-тетраена // III Национальная конференция РСНЭ. Москва, 2125 мая 2001 г. Тезисы докладов. С. 32.

17. Старова Г.Л., Власова К.В., Абусалимов Ш.Н., Шавва А.Г.. Исследование молекулярной структуры 17аР-ацетокси-7Р-метил-3-метокси-6-окса-0-го-мо-8-изоэстра-1,3,5(10)-триена. Тезисы докладов РСНЭ-2003. Москва, 2003. С. 94.

18. Власова К.В., Абусалимов Ш.Н., Старова ГЛ., Шавва А.Г.. Синтез и исследование биологических свойств 17ар-ацетокси-3-метокси-6-окса-0-

гомо-8а-эстра-1,3,5(10)-триена. Тезисы докладов молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии». 2004. С-Петербург, Россия, 15-17 июня. С. 71.

19. Morozkina S.N., Zorina A.D., Abusalimov Sh.N., Shavva A.G.. Synthesis and evaluation of osteoprotective effects of 8a-steroid estrogen analogues. Advances in Science for Drug Discovery. July 11-16, Moscow, 2005. International symposium. Abstracts, C-43.

20. Selivanov S.I., Solov'ev A.Yu., Abusalimov Sh.N., Shavva A.G. Empirical parameters determination in Colucci's modification of Karplus relationship for different ethane fragments of steroid molecules. International Symposium and Summer School in Saint-Petersburg. Book of Abstracts. 2005, p. 101.

21. Морозкина C.H, Селиванов С.И., Абусалимов Ш.Н., Шавва А.Г.. Синтез, исследование молекулярной структуры и биологических свойств

17аР-ацетокси-7Р-метил-3-метокси-6-окса-0-гомо-8а-эстра-1,3,5(10)-триена.

Тезисы докладов международной конференции по химии гетероциклических соединений. Москва, 2005, 17-21 октября. С. 67.

22. Shavva A.G., Morozkina S.N., Abusalimov Sh.N.. On the way to new class of antitumor compounds. New Molecular Target for Drug Design & Discovery. The Perspective of Integrating Russian Scientists into International Cooperation. Khimki, Moscow Region, March 28-30, 2006. Abstracts. P. 69.

23. Морозкина C.H., Абусалимов Ш.Н., Ещенко Н.Д., Шавва А.Г. Синтез и исследование биологических свойств 1-метил-8а-аналогов стероидных эстрогенов //Магериали за IX международна научна практична конференция. Найновити научни постижения- 2013. 17-25 март. София. «Бял Град-БГ» ООД. Том 19. С. 70-73.

Подписано к печати 01.10.13. Формат60x84 'Лб. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать цифровая. Печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 5883.

Отпечатано в Отделе оперативной полиграфии химического факультета CI16ГУ 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 26 Тел.: (812)428-4043,428-6919

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Абусалимов Шакир Нурбаба оглы

Синтез аналогов стероидных эстрогенов

Диссертация

на соискание учёной степени кандидата химических наук Специальность 02.00.10 — Биоорганическая химия

0420Н51245

Научный руководитель:

Профессор, д. х. н. Шавва А.Г.

С анкт-Петербург 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

Глава 1. Обзор литературы 8

1.1. Современные направления синтеза аналогов стероидных эстрогенов 8

1.1.1. Использование реакции Дильса-Альдера как ключевой стадии в полном синтезе эстрогенов 11

1.1.2. Внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера в качестве ключевой стадии в частичном синтезе аналогов стероидных эстрогенов 14

1.1.3. Синтез стероидных эстрогенов, содержащих «мостиковые» кольца, по иным схемам 25

1.1.3.1. Стероиды с дополнительным трехчленным циклом 25

1.1.3.2. Синтез модифицированных эстрогенов, содержащих дополнительные пятичленные и шестичленные «мостиковые» кольца 33

1.1.4. Синтез стероидных эстрогенов, содержащих объемистые заместители в положениях 7а и 1113 35 Глава 2. Обсуждение результатов 49

2.1. Постановка задачи 49

2.2. Выбор основных модельных соединений для синтеза и исследования биологических свойств 51

2.3. Выбор схемы синтеза 8а-аналогов эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1 53

2.4. Синтез 1-метил-8а-аналогов стероидных эстрогенов 55 2.5 Синтез и исследование биологических свойств 6-оксааналогов стероидных эстрогенов 63

2.5.1. Синтез и биологические свойства 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов (анализ литературных данных) 63

2.5.2. Синтез и исследование структуры 7-метил-6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов 76 2.5.2.1. Изучение структуры 7(3-метил-3-метокси-0-гомо-6-окса-8а-эстра-

1,3,5(10)-триен-17а(3-ола (107) 80

2.5.3. Синтез, исследование пространственного строения и биологических свойств 17р-ацетокси-7аД8-диметил-3-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),8(9)-тетраена(116) 89

Выводы 95

Глава 3. Экспериментальная часть 96

Список цитируемой литературы 121

Приложения 132

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

В последнее время значительно изменились требования, предъявляемые к созданию новых препаратов на основе стероидных гормонов, в первую очередь - эстрогенов. Существует концепция, что идеальный эстроген должен обладать кардиопротекторным действием, замедлять развитие остеопороза, служить средством профилактики рака молочной железы, не оказывая влияния на пролиферативные процессы в эндометрии.

Продолжают оставаться актуальными вопросы, связанные с созданием лекарственных средств для заместительной гормональной терапии именно на основе эстрогенов, поскольку соединения этого класса являются «естественными» гормонами в организме человека. Главным условием для практического применения модифицированных аналогов стероидных эстрогенов является их пониженная гормональная активность, опосредованная ядерными рецепторами эстрогенов.

Выявление модификаций, приводящих к сильному снижению сродства к рецепторам эстрогенов, важно при поиске ингибиторов ферментов метаболизма стероидных гормонов (например, сульфатазы эстрона, 5 а-редуктазы и т.д.).

Клинические исследования, проведенные за последние 10 лет, подтвердили важную роль, которую могут играть эстрогены и их аналоги в профилактике и терапии ряда тяжелых заболеваний, таких как остеопороз [1], атеросклероз [2], болезнь Алцгеймера [3], рак молочной железы [4] и т.д.. Именно поэтому продолжается поиск новых лекарственных препаратов с избирательным биологическим действием на основе эстрогенов.

Кроме того, в современной литературе много внимания уделено генотоксическому действию эстрогенов, основным механизмом которого является связывание продуктов метаболизма эстрогенов с ДНК по

положению 1, что ставит перед исследователями крайне важную задачу -блокирование этого процесса, что возможно введением заместителя в положение 1 стероидного скелета.

В синтетической части работы использованы схемы полного синтеза аналогов эстрогенов. Данные по этому вопросу вплоть до 1988 г достаточно подробно представлены в диссертации [5], поэтому в обзоре литературы основное внимание уделяется более поздним публикациям. В главе «Обсуждение результатов» подробно рассмотрен выбор объектов для синтеза в связи с постановкой задачи диссертации, представлены доказательства строения новых соединений, проанализирована возможность использования перспективных модификаций стероидных эстрогенов для получения веществ с полезным действием. В главе «Экспериментальная часть» представлены методики синтеза новых соединений и их спектральные характеристики.

Цель исследования

Поиск модификаций в структуре 8а-аналогов стероидных эстрогенов, приводящих к сильному снижению гормональной активности и последующая оценка влияния таких модификаций на некоторые биологические свойства новых соединений.

Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:

1. разработать метод полного синтеза 8а-аналогов эстрогенов, содержащих метальную группу при С-1, и на примере 1-2 веществ изучить особенности их строения;

2. усовершенствовать метод получения 6-окса-8а-аналогов стероидных эстрогенов; исследовать методами ЯМР строение 6-окса-аналогов эстрогенов, предложить алгоритм для быстрого установления их пространственной структуры; оценить характер данной модификации (замену СН2 фрагмента на атом кислорода) на пространственную структуру молекул;

3. Исследовать биологические свойства с целью выявления микромодификай, приводящих к резкому падению гормонального действия, не сказывающиеся на других полезных свойствах новых препаратов.

Научная новизна

Доказана применимость схемы полного синтеза Торгова-Ананченко для получения 1-метил-8а-аналогов стероидных эстрогенов. Синтезированы эстрогены, содержащие метальную группу при С-1: ацетат 1-метил-З-метокси-8а-эстра-1,3,5( 10)-триен-17(3-ола, и 1 -метил-3-метокси-0-гомо-8а-эстра-1,3,5(10)-триен-17а-он.

Синтезированы новые 6-оксаэстрогены: 3-метокси-Б-гомо-6-окса-8а-эстра-1,3,5(10)-триен-17а|3-ол, ацетат 7Р-метил-3-метокси-0-гомо-6-окса-8а-эстра-1,3,5(10)-триен-17а|3-ол. Синтезирован 17Р-ацетокси-7а, 18-диметил-З-метокси-6-оксаэстра-1,3,5(10),8(9)-тетраен.

Изучены структуры и некоторые биологические свойства соединений.

Изучены конформации соединений в растворе и в кристалле.

Практическая ценность

Получен аналог стероидных эстрогенов с полным отсутствием эстрогенной активности и сохраняющий гипохолестеринемическую активность, при этом аналог не повышает уровень триглицеридов. Такие соединения в перспективе могут быть использованы для синтеза ингибиторов ферментов, ответственных за метаболизм стероидных гормонов.

Получено экспериментальное подтверждение применимости метода аЪ initio для предсказания биологических свойств новых аналогов.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Разработка метода синтеза аналогов стероидных эстрогенов с метальной группой при С-1.

2. Усовершенствованный метод синтеза замещенных 6-окса- аналогов стероидных эстрогенов.

3. Установлена закономерность положения характеристичных сигналов

в ЯМР спектрах для быстрого установления пространственной структуры.

4. Экспериментальное подтверждение применимости метода ab initio для предсказания биологических свойств новых аналогов.

Личный вклад автора

Основная часть работы выполнена автором самостоятельно. Она включает в себя непосредственное получение экспериментальных данных, разработку методологии исследования и интерпретации полученных результатов, формулировку цели, задач и выводов данной работы, написание и публикацию статей.

Апробация работы

По теме диссертации получен 1 патент РФ, опубликовано 10 статей, и 12 тезисов докладов. Материал диссертации был представлен на 9 всероссийских и международных конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 158 стр. и состоит из обзора литературы, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитированной литературы иприложения.

В обзоре литературы рассмотрены современные направления синтеза аналогов стероидных эстрогенов, и также сделан анализ литературных данных по влиянию дополнительных 5-ти и 6-ти членных «мостиковых» колец на свойства модифицированных аналогов. В главе «Обсуждение результатов» обоснован выбор подходов и путей решения задач, стоявших перед диссертантом и обсуждены результаты работы.

Диссертация содержит 53 схемы, 8 рисунков и 13 таблиц, список литературы включает 159 наименований.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Современные направления синтеза аналогов стероидных

эстрогенов

Для получения модифицированных стероидных гормонов используются схемы как частичного (на основе природных структур, уже имеющих стероидный скелет) так и полного синтеза (из сравнительно простых по строению предшественников). Данные по полному синтезу стероидов вплоть до 1988 г достаточно подробно представлены в диссертации [5], поэтому в обзоре литературы основное внимание уделяется более поздним исследованиям. Остановимся кратко на широко используемой в данной работе схеме полного синтеза стероидных эстрогенов, предложенной И.В. Торговым и С.Н. Ананченко [6].

Схема AB-D-C. Стремительное развитие схемы полного синтеза стероидных эстрогенов получило после основополагающей публикации И.В. Торгова и С.Н. Ананченко [6], предложивших получать 8(14)-секодикетоны типа 1 конденсацией винилкарбинолов типа 2 с циклическими 1,3-дикетонами (схема 1.1). Циклодегидратация секодикетонов под действием кислот приводит к образованию тетрациклических соединений со стероидным углеродным скелетом, например типа 3, которые можно стереоселективно превратить в желаемый стереоизомерный аналог, например 4. Методы, с помощью которых можно достичь желаемого результата, рассмотрены в монографии A.A. Ахрема и Ю.А. Титова [7], обзоре И.В. Торгова [8] и диссертации А.Г. Шавва [5].

Использование винилкарбинолов типа 2 неудобно из-за их неустойчивости, более перспективным представляется синтез через изотиурониевые соли типа 5, которые Вендлер с соавторами предложили получать из вышеуказанных винилкарбинолов и тиомочевины [9]. Они обладают высокой реакционной способностью и могут реагировать со слабокислыми 1,3-дикетонами. Важно, что изотиурониевые соли можно

хранить длительное время.

Схема 1.1.

По схеме Торгова-Ананченко можно синтезировать многие аналоги эстрогенов, исключение составляют 11- и 12-алкилзамещенные, 8-, 9-, 11-, 12-, 15- гетероаналоги, недостаточно высоки выходы и при получении 6- или 7- алкилпроизводных [5].

Получение оптически активных стероидов достигают микробиологическим восстановлением секодикетонов типа 1 под действием различных микроорганизмов [10-12] с последующей циклодегидратацией образовавшихся секокетолов. Известны и другие варианты получения оптически активных эстрогенов [13,14]. Так, в работе [15] описано проведение энантиоселективной циклизации под действием хиральных комплексов титана, которые выполняли функцию кислоты Льюиса. Авторы решили провести подобное исследование после того, как обнаружили, что секостероид 1 претерпевал циклизацию в мягких условиях под действием (1-РгО)2Т1С12 в хлористом метилене (схема 1. 2) [15].

Схема 1.2.

При проведении реакции в присутствии аналогичного хирального комплекса титана получили циклический стероид 8 и продукт его циклодегидратации 3 с 16%- и 26%-ным избытком изомера с Б-конфигурацией по С-13 [15]. Этот вариант циклодегидратации следует признать неудачным как из-за низкой стереоспецифичности реакции, так и из-за высокой стоимости катализатора.

Максимальные энантиомерные избытки - 70% и 54% для (Я,Б) (9) и (8,8) (10) форм катализатора соответственно - были достигнуты при замене в катализаторе нафталиновых фрагментов остатками эквиленина, а в качестве анионов использовали тетрафторбораты. Хотя авторы работы [15] считают, что эта стратегия эффективнее микробиологических и химических методов проведения данной реакции, с этим вряд ли можно согласиться.

о

Схема 1.3.

В работе [16] описывается конденсация винилкарбинола 14 с 1,3-дикетоном (13) для синтеза интермедиата - предшественника 11 в синтезе 14а-гидроксиэстрона (12) по Каметани, предложенного в 1978 году (схема 1.3). Ранее для получения того же интермедиата из 2-метилциклопентан-1,3-диона (13) использовали последовательность реакций из шести стадий, суммарный выход составил 5%. В данном случае общий выход секостероида 15 составил 40%. Торговскую конденсацию проводили в мягких условиях в водном растворе в течение четырех дней, выход целевого продукта составил 53%. Этот подход значительно расширяет потенциал схемы синтеза 14а-гидроксиэстрона по Каметани [16].

1.1.1. Использование реакции Дильса-Альдера как ключевой стадии в полном синтезе эстрогенов Реакция Дильса-Альдера продолжает привлекать к себе значительное внимание, поскольку она позволяет создавать в различных структурах шестичленные кольца с высокой регио- и стереоселективностью по отношению к диастереотопным плоскостям. Это находит применение в асимметрическом синтезе. Важное место занимают синтезы, включающие присоединение аллильных фрагментов к хинодиметанам. Новая стратегия синтеза открывает пути к получению малодоступных стероидов.

Схема 1.4

В работе [17] изучали особенности ее диастереоселективности в

зависимости от природы заместителя при двойной связи в аллильном

фрагменте и защитной группы при кислородной функции (схема 1.4).

Также с использованием рассматриваемого подхода синтезировали

предшественники 16, 17, 18 и 19 для синтеза стероидов с трифторметильной 1 ^

группой при С . Подобные стероиды представляют интерес с точки зрения разделения эстрогенной и антифертильной активностей и труднодоступны при других методах синтеза [17].

При кипячении в орто-дихлорбензоле происходило раскрытие бензоциклобутановых производных 20 и 21. Образующиеся орто-хинодиметаны, например 24, вступали далее в реакцию (4+2) циклоприсоединения (схема 1.5).

Авторам работы [17] удалось добиться в случае трифторметильных производных повышенной цис- и анти-стереоспецифичности реакции по сравнению с метальными аналогами.

Предложен энантиоселективный путь синтеза (+)-эквиленина (25) по новой стратегии [18]. Ключевыми являются два каскада реакций расширения малых напряженных циклов в производных 26 и 27 (схема 1.6).

Схема 1.6.

Циклопропильный фрагмент перестроился в циклобутильный под действием комплексного катализатора на основе марганца (III) с энантиомерным избытком указанного на схеме изомера 28 78%. Реакция расширения циклобутанового кольца происходила под действием палладия (И) [18].

Сравнение нового варианта полного синтеза стероидных эстрогенов с применением реакции Дильса-Альдера в качестве ключевой стадии с более ранними работами указывает на несомненный прогресс в этой области химии стероидов и повышенный интерес к подобным схемам [7,19].

1.1.2. Внутримолекулярная реакция Дильса-Лльдера в качестве ключевой стадии в частичном синтезе аналогов стероидных эстрогенов

Известно, что природный эстрадиол уязвим в организме с точки зрения окисления его гидроксильной группы в кольце Б ферментами, что приводит к падению биологической активности. Это делает подобные соединения малопригодными для перорального использования. Чтобы устранить этот недостаток, пытаются получить стероиды, имеющие заместители в кольце Б, препятствующие окислению 17Р-гидроксильной групппы. Классическим примером такого подхода является 17а-этинилэстрадиол (37).

ОН Однако в течение последнего

Н3С г —^сн

десятилетия наблюдается иной подход к решению задачи: все чаще для предотвращения окисления гидроксильной группы в кольце Б прибегают не только к введению расположенных рядом с ней тех или иных заместителей, а к модификации стероидного скелета в целом. Этот подход хорошо иллюстрируют работы, в которых С-14 и С-17 соединены мостиком. Действительно получены стероиды, проявляющие высокую эстрогенную активность при пероральном введении [20].

Интерес к таким аналогам возрос после того, как обнаружили, что 14а,17а-этаноэстрадиол и 14а,17а-этаноэстриол проявляют высокое сродство к ядерным рецепторам эстрогенов и при пероральном введении являются сильными эстрогенами [20]. Этот факт указывает на возможную роль 14а,17а-этанового мостика в предотвращении метаболического окисления 17|3-гидроксигруппы. В то же время связывание с рецептором эстрогенов проходит без затруднений. Изучение влияния длины, положения, пространственной ориентации мостиковой группы как таковой, так и в комбинации с другими заместителями привело к появлению многочисленных работ по синтезу эстрогенов, имеющих дополнительные мостиковые кольца

(в первую очередь в области циклов С и D), а также в других частях молекулы эстрогенов. Синтез таких препаратов осуществляли в основном по схемам частично�