Синтез биологически активных производных индола, меченных изотопами водорода тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химнко-технологический институт им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ПОНОМАРЕНКО НАТАЛЬЯ КОНСТАНТИНОВНА

СИНТЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДОЛА, МЕЧЕННЫХ ИЗОТОПАМИ ВОДОРОДА

(02.00.03 — Органическая химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации иа соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва —1991 г.

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — доктор химических наук, профессор Н. Н. Суворов.

Научный консультант — кандидат химических наук, доцент Л. И. Дмитревская.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, старший научный сотрудник Л. А. Мандругин; кандидат химических наук, старший научный сотрудник С. И. Орлов,

Ведущая организация — Институт биофизики МЗ СССР, г. Москва.

Защита диссертации состоится 1991 г. в /¿^^час. на заседании специализированного совета Д 053.34.07 при Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190 Миусская пл., 9) в ауд. ЗДС?

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре Московского химнко-тех-иологического института им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан ^^ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

3. В. БЕЗУГЛАЯ

1. ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Меченые соединения имеют большое значение для изучения строения и реакционной способности органических соединений, юс фармакокинетнки я метаболизма, механизма реакций а аналитических целей.

Применение изотопов для изучения метаболизма особенно актуально для химии индола, так как многие его производные аграют важную роль в осуществлении ряда биохимических процессов. Одним из наиболее интересных представителей производных индола является мелатоннн- гормон эпифиза, который широко используется в биохимических н медицинских исследованиях, предлагается для применения в клинике и поэтому получение меченой его форм стало актуальным вопросом.

Другой важней представитель природных производных индола - 3-индолилуксусная кислота (гатероауксин), которая является фитогормоном, вследствии чего печеный препарат незаменим в ряде биохимических и физиологических исследований.

Тема диссертационной работы находится в соответствии с Координационным планом АН СССР по тонкому органическому синтезу на 1986-1990 г.г. (код - 2.11.4.1. - синтез биологически активных веществ для нужд медицины).

Цель работа. Целью настоящей работы является изучение реакции дейтерирования карбоновых кислот и синтез биологически активных производных индола, меченных дейтерием и тритием.

Научная новизна. Разработан новий метод получения карбо-новых кислот, меченных в «-положении изотопами водорода (дейтерием и тритием). Установлено, что реакция имеет первый порядок по смешанному ангидриду и первый порядок по дейтеротри-фторуксусной кислоте. Установлено влияние заместителей на скорость процесса с*-дейтерирования и предложен механизм реакции, включающий образование ацилий-катиона на медленной стадии процесса обмена. Осуществлен синтез меченных дейтерием кислот индолыгого ряда: З-индолилуксусной, 2-метил-З-индолид-уксусноК и 1-(пара-хлорбензоил)-5-метокси-2-метил-3-индолид-уксусной кислоты - индометацина. Изучен изотопный обмен биологически активных производных индола с ОдО и НТО; показано, что легкость изотопного обмена мелатошша и _НЧ)талнд-5-м9-токситриптамина изменяется в ряду Н4> Н2> II6» Н?. Для

лнл-5-бензнлокситриптамина этот ряд принимает вид Н2> Н®> Н4»Н7,а для Н-Хталалтрипташша - Н2> Н7> Н4^ Н6~Н5. Предложен способ получения мелятонина, меченного изотопами водорода во втором положении индольного кольца по реакций десуль-фировандя 2-(2,4-динитрофекнлсуль]>епнл)-мелатотта на НС(Ке)2 . По методу тер.гаческо1! активацки триткя получены индол, трипта-шн к мелатошш с высокой удельной радиоактивностью и изучено распределение метки в гацюле.

фактическая значимость. При использовании предложенной реакции изотопного обмена мелатонина с НТО в условиях кислотного катализа получен меченый тритием мелатонин, что позволило изучить его канцерогешше свойства совместно о Онкологическим центром МЗ СССР, а с Институтом Медицинской радиологии МЗ СССР изучит распределение мелатонииа в организме животных. Предложен доступный метод для получения меченого тритием ин~ дометацина - высоко элективного нестероидного противовоспалительного препарата.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано три дтатьи. Часть работы представлена в тезисах доклада на 7 Всесоюзной конференции по "Химия, биохимии и фармакологии индола" (Тбилиси, 1981 г.); другая часть изложена в устном докладе на 17 Московской конференция по химии и химической технологии (Москва, 1990 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит нз введения, обзора литературы, посвященного синтезу меченых карбоновых кислот и биологически активных производных индола; обсуждения результатов собственных исследований; экспериментальной части и выводов. Работа изложена на 147 страницах, содержит 1? таблиц, 10 рисунков и список литературы, вклотаиций 120 ссылок.

2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Ранее на кафедре органической химии МХТИ им.Д.И.Менделеева была открыта модификация реакции Геля-Фольгарда-Зелинского, позволяющая получать оС-галогеналкановые кислоты с высокими выходами и в мягких условиях - комнатная температура. Сущность

этой модификации заключается в том, что галогшшровании подвергается смешанный ангидрид алкало вой и трифторуксуско.1 кислот. Описанная модификация, как и реакция ГелянЗольгарда-Зо-лкнского - реакция элехтрофилъного замещения, причем в качестве электрофила выступает галоген-катион. Можно било ожидать, что замена галогена на 1) шш Т в этой реакции привела бы к Ы-дейтарированяю (тритированию) смешанного ангидрида.

Действительно, используя в качестве источника электро-фильных агентов дейтеротрифторуксусную кислоту мы разработали способ получения карбоновшс кислот, меченных изотопами водорода в соположении (схема 1).

Схема 1

. ,^01. СРЧСООО Л

ШН-СООН (СР.СО),/) — ---— ШЗЬ-СС

^ г ^>0 2. КОН 4ОН

<%ч0

12 3

За Б = С2Н5 £'=Н Зг К = СН3 К» С1

36 8 = СН3 к' = СН3 Зд й = Н к' = Н

Зв К = СН3 к'= Н За В = С^ В1« Н

Указанный метод отличается гомогенностью реакционных смесей и мягкостью условий, в которых бистро протекает дейтеро-обмек.

Для изучения механизма предложенной реакции необходимо было установить положение дейтерирования, определить порядок реакции и изучить влияние заместителей на скорость изотопного обмена.

Определение положения дейтерирования проводили на примера смешанного ангидрида масляной и трифторуксусной кислот (За) методом ШР-спектроскопии. К смешанному ангидриду (За) прибавляли избыток СР3С00С и цнклогексан в качестве внутреннего стандарта и оставляли на 24 часа. Известно, что протоны цик-логексана в данных условиях не обмениваются на дейтерий. Положение замещения определяли из сравнения отношений интенсив-иостей сигналов об-метиленовых, ^-метиленовых и метилыпос протонов к'сигналу протонов циклогексана. Через 24 часа в ШР

спектре наблюдали уменыаение интенсивности сигналов о(-мети-леновнх протонов к прогонам циклогексана в 1.84 раза, в то время как отношения интенсивносгей остальных сигналов к сигналу протонов циклогексана не изменялось. lía основании полученных данных сделан вшзод, что в данных условиях обменивается только водород в <х-полохешт п за 24 часа в молекуле смешанного ангидрида (За) оказывается 46% де!1тория. Таким образом, обмен одного протона в о-положении завершается практически sa сутки.

Определение порядка реакция по смененному ангидриду проводили методом HÍP спектроскопии на при.-.ере изотопного обмена смешанного ангидрида СЗа) с избытком CF^COOD при начальной концентрации смешанного ангидрида 0.7 моль/л. Все кинетические измерения проводили в точение 5-6 ч. Степень превращения в этом случае не превшает 15-20?. Учитывая, что в исследуемой реакции использовался йольпой избыток CFgCOOD и что измерения проводили при небольших степенях превращения, обратной реакцией обмена дейтерия на протнй с образующейся протиепой три-фторуксусной кислотой можно было пренебречь.

Из определенных по ПМР-спектрам отношений интенсивности рассчитывали отношения начальных и текущих концентраций и строили график зависимости Цс^с^ог времени, который представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат» Определенная по тангенсу угла наклона (0.000012) я рассчитанная на ЭВМ ДВК Зм методом наименьших квадратов эффективная константа скорости реакции замещения первого атома водорода составила (2.763*0.014)'10~5 с"1 (t =0.981). Такт* образом, исоледуемую реакцию предварительно отнесли к первому порядку.

Для подтверждения первого порядка реакции по смешанному ангидриду проводились кинетические исследования реакции изотопного обмена при начальных концентрациях смешанного ангидрида (За): 0.35 моль/л и 1.4 моль/л. Данные всех трех экспериментов легли на одну прямую, то есть эффективная константа скорости реакция не зависит от начальной концентрации смешанного ангидрида.

Для определения порядка реакции по дейтеротрифторуксусной кислоте мь провели серию экспериментов с различными начальными концентрациям CP3CCOD : 1.6; 5.7 и 9.5 моль/л. Эффекти»--

ные константы скорости реакция составили 0.794»1СГ^ с-1, 2.98СМСГ5 с'1 и 4.950«1СГ5 с"*1 соответственно. График зависимости эффективной константы скорости реакции от концентрации CFgCOOD представляет собой прямую линии, выходящую из начала координат, т.о. реакция имеет первый порядок по дей-теротрифторуксуоной кислоте.

Таким образом, прямая реакция смешанного ангидрида (За) о CP3CCOD имеет общий второй порядок, и рассчитанная константа скорости второго порядка составляет 0.513«Ю-5 л*моль-1 «с""*.

Следующим этапом нашей работы било выяснение влияния заместителей на скорость процесса с^-дейтерирования. С этой цель» мы изучали кинетику реакции изотопного обмена пзомасля-яой, пропионовой, уксусной и фенилуксусной кислот. График зависимости ^ С0/Са от времени для смешанных ангидридов названных кислот представляет собой прямые линии, выходящие из начала координат (рис.1), а в случае проведения изотопного обмена смешанного ангидрида rf-хлорпропионовой и трифторук-сусной кислот с CF3COOD обмена о!-протонов на дейтерий не наблюдали даже в течение трех дней.

= 23.70

зе jb

а 11.75 fef8 - 4.26

Рис. 1

Г, с

U0

Полулогарифмические анаморфозы для реакции изотопного обмена смешанных ангидридов трифторуксусной и масляной (За), изомасляной (36), пропионовой (Зв), уксусной (Зд), фенилуксусной (Зе) кислот с СРдСОО!)

Из представленных результатов видно, что с максимальной скоростью обменивается протон уксусной кислоты. Введение в соположение метильной, этильной и фенильной групп уменьшает скорость реакции, а введение в это положение двух метильных групп еще, более замедляет обмен.

При интерпретации полученных кинетических данных мы рассмотрели три наиболее вероятных, по нашему, механизма. Пер-

воначально рассмотрели механизм, основанный на специфической енолизации смешанного ангидрида после передата ейу дайгерока от СГ3СООВ (схема 2).

Схема 2

+

I М 'г. Рч. .00 л.

ШШ-СС С?»СР0Э к - С -С ^ -1Г

^о „' >0 -- в ---

^и —--тг >1/ ^

СРо-ССГ и СЬСС Н0=С^

^ ^0 ЧСР3 4 чСР3

4

I/ 4

Е 00 , «гп ^03

__ Щ32> -с' к - с00- с^

К — >0

Эта енолизацвя могла протекать в результата внутримолекулярной атаки карбонита грушш -С0С?3 на водород у ос-утаарок-яого атома соединения (4). Далее медленно образущнйся евол (5) быстро подвергался С-дейтершрованюэ. Мы полагали, что па~ реходнов состояние на ключевой стадия мохшо било изобразить в виде структуры (6), где ос-углеродный атом несет заряд 5$+, который меньше заряда на том Ее атоме в исходном ноне (4), поэтому донорнне заместители уменьшают скорость реакции. Сте-рические трудности при образовании переходного состояния (6) значительные, так что рост размеров заместителей тамга замедляет скорость реакции. Однако, отсутствие обмена в случае Ы-хлорпропионовсй кислоты не может быть объяснено с точки зрения предлагаемого механизма. Кроме того, энергия водородной связи составляет 3-10 ккал/моль и существенное разрыхление связи СН (Е 100 ккал/моль) за счет образования водородной связи представлялось маловероятным. Поэтому предложенный механизм для изотопного обмена смешанного ангидрида карбоновых и трифторуксусной кислот с СРдСООЯ мы отклонили.

Протекание реакции по альтернативному енолизационному механизму, который отличается от вышеприведенного только тем, что перенос протона от СН связи в катионе (4) осуществляется анионом СРдСОО" (схема 3) такке неприемлимо.

Схема 3

+ $ 01) К'

В-с-се етзС00~^' к>=<40

/ 0 --— ХС —■- / ^

Н СРо-еС СгЗС^п 2 С^

Этот вывод мы сделали на основании проведенных исследований, когда в реакционную смесь добавляли С?дС00""На+ с различными началышми концентрациями: 1.0; 2.1 н 4.2 моль/л. Полученные значения эффективных констант скорости реакции остаются практически неизменными для всех концентраций. Отсутствие эффекта противоиона позволяет нам сделать вывод, что трифтор-ацетат ион не принимает участия в медленной стадии процесса.

Более приемлнмым, по нашему теша, механизмом Ы-Дв'Атв-рирования карйоновых кислот мо.тет быть протекание реакции через образование ацилий-катиона (7) (схема 4).

Схема 4

Б' В'

I ^0 I

8 - СН - СС СРоСООС Б - СЕ! - С<

СР,-С^ -- С5,- с с -№3собГ

+

в1

Г . + , +1 -н4" , СРоСООН ■

- КВСН - С = О — БВС11 - С 3 о —- ККС=С=0 —^—— КС» -с' ь -1

7 ®Г«*0

Наибольшую скорость наблюдаемую для о(-дейтерирования смешанного ангидрида уксусной и три^торуксусной кислот мы объясняем тем, что ацилий-катион (7) в случае Е=Б'=н является наиболее устойчивым за счет эффекта гиперконыогации. Уменьшение скорости обмена в ряду уксусная > пропионовая>фе-нилуксусная > масляная > изомасляная кислота объясняется уменьшением стабилизирующего вклада эффекта гиперконыогации и увеличением стерических трудностей. Отсутствие обмена в случав о^-хлорпропионовой кислоты обуславливается невозможностью образования ацилий-катиона из-за сильного дестабилизирующего действия хлора.

Используя предложенную реакцию о(-дейтерирования карбоно-вых кислот методом "смешанных ангидридов" осуществлен синтез

меченных тритием масляной, кзомасляной к триметилуксусной кислот, так как меченые тритием кислоты представляют значительно больший интерес для исследователей чем дейтерирован-ннэ, поскольку контроль за нахождением радиоактивной молекула более удобен и однозначен» При разложении водой смешанных ангидридов в среде меченой тритием тряфторунсусной кислоты, метка попадает в НО группу кислоты, которая легко обменивает свой водород в этих условиях. Об этом свидетельствует наличие радиоактивной метки в триметилуксусной кислоте, но имеющей <Х-водородных атомов.

В процессе работы нам представлялось интересным получить по методу "смешанных ангидридов" меченные в (Х-положенин кислоты гащолыюго ряда, так как многие из них являются биологически активными соединения?®! н получение меченой ех форма актуально для биохимических и физиологических исследований.

Нами была предпринята попытка получить меченную дейтерием 3-андолилуксусную кислоту (3-Н7К), которая является фито-гормоном и широко применяется в сельском хозяйстве как стимулятор роста растений. Однако эта попытка не увенчалась ус-пехоз, так как в кисло!! среде вдет дшеризация 3-ИУК с участием второго положения индольного кольца. Во избегании процессов" димаризации нами был проведен изотопный обмен смешанного ангидрида 2-метвл-З-индолилуксусной и трифторуксусной кислот с СРдСООГ) (наличие 2-метпльной х^рушш характерно для противовоспалительных препаратов индольного ряда).

Через четыре часа выделяли меченую дейтерием 2-метил-З-индолилуксусную кислоту (8) с содержанием дейтерия по поло-

пениям:

В&Ъ

50&>

8

9

Обмена протонов в сх-положеюш боковой цепи кислоты (8) замечено не было. Удаление подвижной метки пз И) и 00 положений контролировали по ИК спектрам.

Обнаруженный изотопный обман в бензольном кольце сметанного ангидрида 2-метлл-3-индолилуксусной и трифторуксусной кпслот с CírjCOOD позволил нам провести в аналогичных условиях изотопный обмен индометацина с CígCOOD и через четыре часа после начала реакции мы получили 4,6-дпдейтероиндоме-тация (9) с 80%-тт содержанием дейтерия в 4 и 6 положениях ендолыюго кольца по данным ШР спектроскопии. Избирательность при дейгерировании в данном случае обуславливается наличием в пятом положении индольного ко л ьца •• м е т о кс и-группы, облегчающей электрофнльноа замещение в четвертое и шестое положения. Таким образом, был найдон доступный метод для получения ишюметацина, селективно моченного дейтерием в ин-дольяом кольцо. При замене дейтврированноЛ трифторуксусной кислоты на третированную может бить получен а аналогичных условиях меченый тритием индометалдп, что безусловно является важным для изучения его фармакокинетнки и метаболизма, так как иядомотацнп является наиболее активным нестероидннм противовоспалительным препаратом.

Полностью дойтерарованная в индо'льном кольцо и в боковой цепи 3-ИУК была получена при использовании метода, разработанного Н.Н.Суворовым с сотрудника?,'л для немеченых 3-индолил-алкаиовых кислот. При взаимодействии индола п мокохлоруксус-пой кислота в водном растворе едкого кали при 250°С и давлении 45 атм. через 12 ч образовывалась 3-ИУК с выходом 6А%. При замене едкого каля на раствор HaOD нами была выделена полностью дейторированная 3-ИУК (10) (схема 5).

Схема 5 g,

i

н

В ПМР спектре тичоской области, вешюм содержанки З-иядолилуксусной составило 92%'. По акции содержалось

1.ВЙ0» гГС^0Ш CICHgCOOH 25Q°C,45am Jk 'ГЦ

2. НС1 Д •

v Н

кислоты (10) отсутствовали сигналы в арома-что позволило нам сделать вывод о. количесг-дейтария в бензольном и пирролыюм кольцах кислоты. Содержание дойгэрия в си-положений данным масс-спектрометрии в продуктах ре-54% c¿ о(,2,4,5,6,7-гг!пгадеЛгеро-3-:п:полпл-

уксусной кислоты.

В процессе работы был предложен и другой,, более простой нут£ синтеза полностью дейтер ; кованной 3-ИУК, которую в растворе НаОЗ) помещали в автоклав и в аналогичных условиях (250°С, 45 атм) проводили реакцшо (схема 6).

Схема 6

'СБ2С00Н ^ --ГС^СООН

г 250°С,45ата

X 100%£ ^

Г

В продуктах реакции обнаружили £7% с£0^,2,4,5,6,7-гепта-дейтеро-З-индолилуксусной кислоты по данным масс-спектров.

С целью получения селективно меченной в соположении боковой цепи 3-индолилуксусной кислоты мы провели реакцию по схеме 7г

Схема 7

(С?чСО)оО

СНоСООН -=2-Б - СНо- СООН

^ СРдСООЛ) ^

со

СК

СН - СООН

Ъ '

н

Н 195Ш 12

Полученная'нами дейтерохлоруксусная кислота (11) содержала 49% 1> ,а в выделенной после реакции 3-индолилуксусной кислоте (12) в оС-Еоложении боковой цепи находилось 20$ I и 19$ С было распределено в бензольном кольце кислоты (12), ' что свидетельствует о перераспределении метки через обмен с едким натром. Доля недейтерированного продукта по данным масс-спектров составила 63%, Отсутствие селективности в данном случае и низкий изотопный выход являются существенными недостатками л делают этот метод неприемлемым для дальнейшей разработка,

2.2. Синтез мелатонина, меченного дейтерием во втором положении индольного кольца.

Одним из наиболее интересных представителей биологически важных производных индола является мелатояин - гормон шишковидной железы, участвующий в регуляции ряда процессов жизнедеятельности организма.

Для ряда биологических исследований необходимы селективно меченные во втором положении индольного кольца производные индола. С этой целью нами было изучено десулъфированяэ 2Ч2,4-дю1ятрофенллсульфенпл)-мвлатонина (13), получаемого при взаимодействии мелатонина с 2,4-динитрофенилсульфенил-хлоридом (схема 8).

Схема 8

СПдО

шгаш3

I

н

Н м ' н

Как показали предварительные исследования десульфирова-яие соединения (13) протекает быстро и с большим выходом в водио-диоксановом растворе в присутствии никеля Ренея, чем в водно-щелочном растворе в присутствии Ш-А1 сплава. Используя найденные условия десульфирования осуществлен синтез 2-деЯтеромелатонина (14) на дейтерированном никеле Ренея, полученном по реакции изотопного обмена а тяжелой водой. Дейтерированш соединения (13) в соединение (14) протекает медленнее, чем обычное десульфирование. Содержание дейтерия во втором положении мелатонина (14) по данным ШР л масс-спектров составляет 66%.

2.3. Изучение реакции изотопного обмена биологически важных производных индола о тяжелой водой.

Далее наш был изучеп изотопный обмен мелатонина (15) с тяжелой водой, который проводили в запаянной ампуле'при 120-140°С и рН 1 (схема 9)

Схема 9

100%Х>

13

17 Н

После реакции был выделен дейтерированный мелатошш, которому на основании данных ИК и ШР спектров приписали структуру (16). После трехкратной перекристаллизации мелатонина (16) из водного спирта в результате удаления дейтерия из групп Ш получали 2,4,6-тридейтеромелагонин (17), Таким образом, при изотопном обмене мелатонина в условиях кислотного катализа в отличие от индола помимо обмена протонов при С-2 имеет место обмен протонов при С-4 и С-6.

Для сравнительной оценки подвижности атомов водорода при С-2,'С-4 и 0-6 в мелатонине изучали его изотопный обмен с тяжелой водой при рН 3, 4, 7, 9 при 120~140°С.

На основании данных Ж и масс-спектров установлено, что в-мелагонине в нейтральных и щелочных средах (рН 7 и 9) изотопный обмен с И^О в ароматическое кольцо не наблюдается. При рН 4, по данным масс-спектра, суммарное содержание дейтерия в молекуле составляет 90$, из них по данным ШР-сцентров 40% дейтерия находится в четвертом положении, что свидетельствует о более легком электрофильном замещении в это положение мелатонина.

Ери рН 3 распределение дейтерия в молекуле на основании данных ПМР-спектров составило 94% - в С-4, 84$ - в С-2 и 53% - в С-6. В седьмом положении индольного кольца во всех изученных реакциях изотопного обмена мелатонина с дейтерия обнаружено не было.

Сравнизая полученные результаты можно сделать вывод, что легкость изотопного обмена водородов индольного кольца

мелатонина в кислой среде уменьшается в ряду Н4 > Н^ >Н®»Н7, что позволяет предложить способ получения мелатонина, меченного изотопами водорода во втором, четвертом и тестом положениях индольного кольца с различной степенью дойтеркрования.

С целью получения меченного в пиррольном и бензольном кольцах 5-метокситрипташша (радиозащитный препарат - мекса-мии) (18) были предприняты попытки снятия ацилыюй защиты в мелатонине, которые окончились неудачей как в кислой, так и в щелочной средах. Учитывая невозможность проведения реакции изотопного обмена 5-мотокситриптаыина в кислой среде из-за его осмолешш был получен Н-фталил-5-метокситрллтамин (19) п изучена реакция изотопного обмена для этого соединения с тяжелой водой при рН 1, 3, 5 и 200-210°С в течение 24 ч (схема 10).

Схема 10

К2Н4,Н2° П2Н4-Н20 Н2Н4.Н20

в - (С0)2С6Н4

Ряд подвижности для фталильных производных 5-:-етокситрип-тамина совпадает с данными,'полученными для мелатонина, то есть Н4>Н2>Н6»НГ?. Удаление фталпльной защиты гидразиноли-зом во всех изученных реакциях сопровождается потерей метки из четвертого положения, что объясняется наибольшей подвижностью атома водорода в этом положении в реакциях электро-фильного замещения.

Следует отметить, что при проведении изотопного обмена 5-бензилокситриптамина с тяжелой водой в условиях, аналогичных описанным для 5-метокситриптамина (200-210°С, 24 ч, рН 1,3,5) полученные нами результаты значительно отличались от результатов, полученных для б-метоксигриптамина. Во-первых, значительно снижается скорость изотопного обмена и при рН 5 обмена в индольном кольце Е-фталил-5-бензилокситрцптамина обнаружено не было. Это связано с акцепторным действием бензильной группы. Во-вторых, содержание дейтерия в четвертом положении индоль-ного кольца во всех изученных случаях было значительно ниже, •чем во втором и шестом положениях, что объясняется сгеричес-кими трудностями при замещении в это положение. Ряд подвижности атомов водорода в К-фталил-5-бензилокситриптамине принимает вид Н2>Н6>П4»Н7.

Незамещенный в бензольном кольце Н-ф)талилтрипта<мцн в условиях кислотного катализа (рН 0.5) количественно обменивает все протоны индолъного кольца, а при понижении кислотности среды до рН 1 после реакции изотопного обмена выделен Ы-фта-лилтриптамин со следующим распределением дейтерия по положениям: 43? при С-2, 14% при С-4, 1С$ при С-5, 10^ при С-6 и 18$ при С-7. Удаление фталильной защиты не приводит к значительной потере метки в триптамине. Подвижность атомов водорода в Я-фгалилтриптамине уменьшается 'в ряду Н^Н^ Н4>

Полученные результаты по реакции изотопного обмена мела-•тошша с.3^0 были использованы наш для синтеза мелатонина, меченного тритием в плррольном и бензольном кольцах при замене 1^0 на НТО (.0.05 Ки/мл) при рН 1 и 120-145°С в течение 24 ч. После снятия метки из групп ЫТ обменом с ^0 был получен 2,4,6-тритритиймелатонин с удельной радиоактивностью 0.469 Ки/моль, который был использован далее для изучения Фармакокмнетики мелатонина и его канцерогенных свойств.

2.4. Получение мечелных тритием биологически активных производных индола методом термической активации трития.

Для получения производных индола с большим значением удельной радиоактивности вами бчл использован метод термической активации трития и получен индол с молярной активностью 2.2-105 мКи/моль. В процессе выделения индивидуального индола при хроматографированчи было высказано предпо-' ложение о возможности потери или перераспределения метки из третьего положения ицдольного кольца. Для изучения этого предположения -нами по реакции изотопного обмена индола с 1^0 был получен 3-деЙтвро.чндол, который после хроматографирова-яия в бензоле по данным ПМР и ИК спектров дейтерия в третьем положении не содержал. Таким образом, использование тонкослойной хроматографии дм выделения индола было- отклонено и меченый тритием индол после разбавления носитолем выделяли перекристаллизацией из бензола и получали индол-Т с молярной активностью 4.9'103 мКи/моль.

Изучение распределения метки в индоле проводили при последовательном замещении третьего и второго положений в индоле. На основания полученных результатов установлено, что содержание метки в третьем положении индольного кольца составило 41^, во втором положении - 32!? и в бензольном кольцо -27%.

При использовании метода термической активация трития мы ' получили моченый тритием мелатопин с удельной радиоактивностью 197 Ки/моль. ,

ВЫВОДЫ

1. Разработан новый метод получения карболовых кислот, меченных изотопами водорода в ^-положении. Этот метод отличается гомогенностью реакционных смесей и мягкостью условий, в которых быстро протекает дейтеро (тритио) обмен. Этим способом получены меченные тритием алкановые кислоты.

2. Изучена кинетика предложенной реакции изотопного обмена смешанных ангидридов ряда карбоновых и трифторуксусной кислот с СРдСООБ: установлено, что реакция тлеет первый порядсгс по смешанному ангидриду и первый порядок по СРдСОО3) определены эффективные константы скорости реакций для

масляной, изомасляной, прошюновой, уксусной и фенилуксус-• ной кислот,

3, Установлено влияние заместителей на скорость процесса с*-двйтерирования и предложен механизм реакции, включйщий образование ацилий-катиона.

4, Осуществлен синтез меченных по водороду кислот индольного ряда: 3-ЮТС, 2-матил-3-индолилуксусной и индометацика.

Б. Изучен изотошшй обмен биологически важных производных индола с 1^0 и НТО в различних условиях; показано, что легкость изотопного обмана мелатонина и 1-фталил-5-штокситри~ птамина уменьшается в ряду Н4 > II2 > Н6 »H? для Н-фталмл-5-бензилокситриптамина этот ряд принимает вид Н2 > Н6 > Н4»!!7. ■ а для Е-фтаяалтриптамина - Н2>Н7> Н4>Нб«Н5.

6, Предложен способ получения мелатонина, меченного во втором положении индольного кольца изотопами водорода по реакции десулвфирования 2-(2,4-динитрофенилсульфекил)мелатонина на HiKeCH ).

7. По методу термической активации трития получены биолога-чески важные производные индола и изучено распределение метки в индоле.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1-. Дмитревская Л.И., Курковская J.H., Пономаренко Н.К., Усоров М.И., Смушкевич Ю.И., Суворов H.H. Новый способ с<-дейтерирования карбоновых кислот.// ЖОрХ. 1983, Т.Х1Х, вып. U, с. 2278-2281.

2. Дмитревская Л.И., Смушкевич Ю.И., Курковская Л.Н., Пономаренко Н.К.» Суворов H.H. Мелатонин, меченный изотопами водорода.// 20Х„ 1988, Т.58, вып. 7, с. 1621-1625.

3. Петрова Г. А*, Квотной U.M., Улиткна Е.Д., Суворов H.H., Дмитревская Л.И., Пономаренко Н.К. Фармакокинетика меченого тритием мелатонина.//ХФ1. 1989, Т.23, Л8, с. 913-916.

4. Дмитревская Л.И., Пономаренко Н.К., Бадун Г.А., Филатов Э.С., Федосеев В.М. Получение меченого индола методом термической активации трития.// У Всесоюзная конференция по химии, биохимии ж фармакологии индола. Тез. докл.-Тбилиси. 1981. с. 60.

5. Пономаренко Н.К., Ддатревская Л,И., Суворов H.H. Синтез дептерировашшх производных З-индолилуксусной кислоты.// 1У Моск. конференция по химии и хим. технологии,Тез. докл.-M.lSSO.