Синтез и изучение N- ациламинокислот и их комплексных солей тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ШДОШ НАУК РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСТАН -

ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ . - . .г

На правах рукописи

УДК 636.2.С34.52:/612.398.192: . . 647.466-386+612.397.23/043.3

УЕЛАМБЕГОВА Жумакан СакыРбековна

СИНТЕЗ 'Л ИЗУЧЕНИЕ Л-АЦШМИНОКИСЛОТ И ИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЛЕЙ .

02.00.03 - Органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Бишкек - 1992

Работа выполнена в лаборатории химии аминокислот и их производных Института органической химии АН Республики Кыргызстан (г.Еишхек)

Научные руководители - член-корреспондент АН Республики Кыргызстан, доктор химических наук З.Б.Бакасова

- кандидат химических наук К.А.Кочетков

Официальные оппоненты - доктор химических наук, старший научный

сотрудник Дчаманбаев ~..А;

- кандидат химических наук Т.С.Кожанова

Ведущее предприятие - химический факультет Ташкентского государственного университета им.В.И.Ленина

Защита диссертации состоится "____У " Сре-Цнмл_____________1992

в часов на заседании специализированного Совета

К 009.02.01 при Институте органической химии АН Республики Кыргызстан по адресу: 720071, г.Бишкек, Ленински? пр., 267.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке АН Республики Кыргызстан.

Автореферат разослан гЛн^арА 1992 г.

Ученый секретарь д /А.

специализированного Совета Т

кандидат химических наук Д- Р.И

Р.И.Кожахметова

ОЕШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Развитие химии высших N -ацильных производных аминокислот, имеющих в СЕоем составе линовальный и гидрофильный центры, обусловлено практически?.! применением этих соединений в технике и сельском хозяйстве.

' В настоящее время, несмотря на большое число известных методов синтеза1 отсутствует общий метод, позволяющей получать широкий набор аминокислот различного строения как ь-, так и Р -ря-_да. Одним из наиболее широко применяемых методов получения этих • соединений является взаимодействие аминокислот с хлоранглдрида-мя жирных кислот. Анализ литературных данных показывает, что это "взаимодействие приводит иногда в неоднозначным результатам, для

- ряда аминокислот дает низкие выходы.

Получение N -ациламинокислот можно' рассматривать как решение задачи синтеза соединений с новой анодной связью. Среди способов получения аадов в последнее время широкое развитие получают методы'с использованием реакции аминов с активированиями эфирами кислот. Поэтому изучение взаимодействия свободных аминокислот с активкрованными эфирами высших-жирных кислот мы рассматривали как перспективную возможность получения, N-адиламинокис-лот, которая и была, нами реализована. Кроме того, реализация этого пути получения N-ациламинокислот потребовала от нас и улучшить способы получения са.шх активированных эфиров жирных кислот.

Результатом данной работы явилась разработка простого и эффективного .пути синтеза активированных эфиров высших жирных кислот (С^-С-щ) и нового препаративного метода получения,.исходя из этих эфиров и свободных (^-аминокислот, высших N-ацильных производных широкого круга <*!-аминокислот. Кроме того, критическое осмысление фйзико-хймжчеохих и биохимических характеристик н-ациламинокислот позволило предположить, а в ряде случаев и реализовать новые пути применения этих, соединений. .

Работа проводилась в соответствии с координационным планом НИР лаборатории химии ашкокислот и их производных Института органической химии АН Республики Кыргызстан по теме; "Исследование в области химии, физикй-химии и технологии аминокислот и кх' производных" (А' гос.рег. 01.87.0061464}.

Цель •работа. Основная цель работа заключалась в разработке простого, эффективного метода синтеза к-ациламинокисаот и их солей а расширении облаем практического применения полученных соединений. . . .

Для реализации этой цели в работе ставились следующие конкретные задачи:'

1. Разработать простые и эффективные методы получения активированных производных высших хирных кислот.

2. Изучать взаимодействие свободных аминокислот с производными высших кирных кислот'и осуществить поиск оптимальных вариантов . получения высших ы-ацильных производных аминокислот.

3. Изучить возшаность применения синтезированных веществ в качестве нетрадиционных, кормовых добавок, исходя из концепции их гидролиза до пищевых жирных кислот и аминокислот.

4. Поиск новых соединений, обладающих биологической актив-гость» г другими практически ценными свойствами.

Для установления-строения полученных соединений предусматривалось применение химических и физико-химических методов.

Научная новизна. В результате изучения ацилирования аминокислот производными жирных кислот разработан новый препаративный метод получения вы свих я-ацил-/. -аминокислот взаимодействием свободных ь-аминокислот с активированными фенкловыми эфирами жирных кислот в водно-органической среде. При этом найдены условия селективного ацилирования диаминокаслот, метод расширен на ацилирования-^-екинокиолот и их гомологов. Разработан новый простой кетод синтеза исходных' соединений - р-нятрофениловых £|иров жирных кислот и изучены гранту его использования. Установлена способность полученных соединений к переносу ионов одно- и двухвалентных металлов через аидкув липофильнув среду.' Получен рад комплексов и-ацшгаминокислот. с биометаллами. Показана возможность получения дефицитных производных н-ацил- х-аыияокнелот стереосалективным синтезом из доступных углеводов. Предлокена концепция нового применения N-ациламинокислот в качестве нетрадиционных кормовых добавок и среди полученных соединений найдены вещества, обладающие физиологической активность» и практически ценными свойствами.

Практическая ценность -работы

1. Разработан новый простой способ получения пара-нктрофе-ниловых эфиров зшрных кислот из свободных жирных кислот и нитрофенола и предложено аппаратурное оформление процесса.

2. Разработан удобный и эффективный метод синтеза широкого набора л-аципаминокислот с высокими выходами взаимодействием активированных эфиров еысшях жирных кислот со свободными аминокислотами.

3. Предложен стереонаправленный синтез ы-лалъмитоил-ь -

серина из доступной й-аминоглюкозы. ■

ч 4. Обнаружена способность рада N -ациламкнокислот к пере-,носу ионов биогенных металлов через гадкую липофильнум среду. Установлена избирательность действия к-пальмитоил- ь-ваяина и N -палькитоил-1»- -фенилаланина в отношении ионов Са+^. .

5. Показана возможность использования N -пальмитоил-ь -ме-

тионина в качестве нетрадиционных корковых добавок жвачным животным с целью повышения иг продуктивности. ■

6. Предложено использование комплекса бис-( п -пальмитоил-

Ь -валинато)щ (П) в качестве селзктивното лиганда для получения катализатора димеризацак этилена, обладащего высокой каталитической активностью. ■ ■. . ■

В целом разработанный новый метод получения к -ациламино-кислот открывает новые возможности и в практическом использовании этих соединений. . ' ■ '

Апробация работы. Основные результаты исследования были до-локекы на б-ой Московской конференции по органической, химии и химической технологии (г.Москва, 1989 г.). . .

Публикации. По материала:;1: диссертации опубликовано 3 печатные работы и получено положительное решение по Заявке на- авторское свидетельство. .

Структура 11 объем работы. Диссертационная работа изложена на 133 страницах машинописного текста и состоит из трех глав.

Первая глава посвящена обзору литературных данных по методам получения я -агщлироЕанных аминокислот и активированных эфиров выевих яярных кислот, а■также•применению п-ацнламинокислот и их комплексов с металлами в медицине, технике и сельском хозяйстве.

Во второй главе изложены результаты экспериментальных исследований и дается иг-об суждение. Здесь же приведены новые примеры практического применения. полученных веществ. . ' .

В третьей главе приведено описание эксперимента» .

Диссертация содержит 34 таблицы, Б рисунков и 137 наименований цитированной литературы. . ■ ' '

Автор выражает, благодарность доктору химических наук, профессору Беликову Василию.Иенандровичу.за помочь и организационную работу.. -' '

.■ • • ■ С.СЕЕКШШ РАБОТЫ '■

1.н -Апипярование аминокислот■активированными э^тоами высших: зшзшдс кисигот ' '

Нами впервые был получен, ряд .высших и -ациламинокислот взаи-модействиам свободных аминокислот с замещенными феняловыми эфирами высших ЕИрНЫХ- КИСЛ0.Т. ' . . . .

. В качестве реакционной среды наиболее приемлемой оказалась водно-диохсановая смесь, которая облегчает растворимость столь различных по полярности реагектов. Наиболее оптимальное соотношение воды-диоксан - 1:3,. В отличие-от-известного "способа ацилиро-ваняя хлорангидрвдаыи в предлагаемом методе не. требуется.присутствие щелочи и реакция - идет, при рй 3 (е^к ), что уменьшает' опасность‘рацемизации. При этом’pH нет и заметного разлонения акта- ■ вированного эфира,'что таете приводит'к- увеличению выхода. С . ' цель»'исключения рацемизации, , поскольку-скорость реакции велика, температуру процесса поддерживали в интервале 40-60°. Данный метод позволил, в отличие от известных .способов, получить н-ацильные производные, всех белковых аминокислот,--кроме гистадина, с высокими выходами - 90-55$ (см.табл.1). •

Реакция представлена на схеме. ' . .

Повышенная электрофшшюсть карбоксильного углерода в молекуле активированного эфира ^ облегчает-образование' промежуточного соединения 2, имеющего тетраэдрическое строение.'Элиминирование нитрофенольной- группы из этого промежуточного комплекса приводит к образованию N -ацалироьаяной аминокислоты 3. Замещенный фенол монет быть после упаривания реакционной скеси и - крис-

. Таблица I

Получение и-ацилошшокислот и их физико-химические характеристики

1 І НФЭ* . t !Вро—1 Т. ! Вы— 1 Т.пл., 1 Найдено/Вычислено, % . ! г,720

' ' АК . !ш, ! ! ч 11 °С !ход ! ! 1 °С і І С ■ ! Н ! К . ! ^ \ 1 JD

I ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6. . ! . 7 ! 8 ! 9 ! 10 ! II

/ >-АІа 4-1Ш-1ІК 3 55 9L 88-89 70,45 11,56 3,66

70,00 11,60 3,70

L-Ile 4-НФЭ-ПК 4 60 95 92-93 71,24, 11,56 3,98 +24,0 (о 1,0,

GHClj)

L-Ile. 3,5-ди11ФЭ-ПК ■ з 60 92

L-Val • 4-НФЭ-ПК . 7 60 81 93-94 71,15 11,52 4,19 +20.3 (с 4,

70,90 11,60 3,90 CHG1$

L-Val 4-над-пк , - 3 55 91 92-93 -14,5 (с 4,

снсі3 )

Ь-Met 3,5-дйШ-ПК 6 60 93 76-77 64,90 10,87 3,97 7 ,'68

65,07 10,87 3,61 8,30

Ir—Me'fc ' 2,4-дн!{фЭ-ПК 7 60 87

Ь-Met 4-НФЭ-ПК б . 50 94

Ь-Met 4-НФЭ-СК ’ 6 60 95 81-82 66,13 10,98 3,70 7,71

66,45 10,91 3^40 7,70

Ь-Ser 4-НФЭ-ПК 3 55 89 99-100 66,42 10,34 4,23 СО О о о о

66,43 10,86 4,08 ■EtOH)

Ь-Ser 3,5-диНФЭ-ПК 3 55 69

L-Ser 3,5-дйШ-ПК 5 50 05 80-81 66,85 10,45 3,92 +2,25(с 4, СНС1.

67,19 11,00 3,92

L-Shr! 4-НФЭ-ПК 6 50 88

I ! 2 1 3 ! 4 ! б| 1 6 ! 7 ! 8 ! ! 9 1 10 ! И

Ь-Авр 4-НФЭ-ПК 4 60 92 122-123 64,53 9,69 3,47 +3,0(с 0,3,Е<;0Н )

65,00 10,04 3,70

Ь-Ии 4-НФЭ-ПК 6 60 89,7 116-117 65,57 10,20 3,74 -3,С(с 0,6 ,Е<;0Н )

У 65^42 10,20 3,63

Ь-Огп )** 4-НФЭ-ПК 4 50 86,5 234-235 66,33 10,66 8,46

6б|б7 11,11 8,19

Ь-Ьуа )** 4-НФЭ-ПК , 5 50 86 220-225 68,95 11,46 7,21 +0,25(с 0,5, 0,4Н

68,70 .11,53 7,28 ММеОНа )

Ь-РЬе 4-НФЭ-ПК 5 60 92 82-83 74,21 10,16 3,57 +35,8(с 4,СНС13 )

74,40 10,25 3,47

Ь-ОКСИРГО 4-НФЭ-ПК 4,5 60 90 102-103 67,93 11,55 3,82 -73,8(с 4.СНС1, )

68|25 10,64 3,79 3

Ь-Тгр )* 3,5-диНФЭ-ПК 5 50 93,0 169-170 73,09 9,50 6,15

73,26 9,57 6,33

Ь-Тгр 4-НФЭ-ПК 6 50 88,5 96-97

Ь-Тгр )* 4-1Ш-СК 5 50 95,7 95-96 73,33 9,22 6,74 +27,8(с 0,2,СНС1Э

Примечание: НФЭ-ПК - нитрофениловый эфир пальмитиновой кислоты; НФЭ-СК - нитро^ениловый эфир стеариновой кислоты;)**- замещение по й- или по ^ -положения;

)* - замещение по индольному кольцу

2

H3C - (CHg^ - С - If CHR - COOH +

0 H

II I

d-

■OH

3

n = .12-18; - остаток соответствующей аминокислоты;

x - 2,4 ^ (K02)2 ; 3,5 - 4(N02)2 ; 4 - 1ГО2

таллизацяа ввделен и использован повторно.

. Наиболее легко в изученных условиях вдет ацилирование алифатических и оксиаминокислот, это, вероятно, связано с их высокой нуклеофильностью.' • ' . .

J-N-апдглфованные соединения имеют характерные спектры ИК: полосы поглощения в области -1720-1730 сы-^ неионизированной. карбоксильной группы, ачвдные полосы при 1655 см"^ и 1550 сьГ*. -• Спектры 1ЫР (табл.2) дают сигналы, соответствующие остатку жирной кислоты: 0,8 м.д. — триплет'от СН3 группы, 1,2 м.д. - мультиплет от жярно-ал;к1атяческой груглы (СИ2> « сигналы при 1,6 и 2,2 м.д., соответствующие j> -СН2Й ^-СН^группагл остатка жирной кислоты, а такие дублет, при 6,2 м.д. от грушш^-ш(кн-со) и мультиплет от °^-СН аминокислоты при у 4,6 м.д. По данному методу с высокими выходами получены и производные ^.-аминокислот и других гомологов аминокислот.

Бее полученные соединения Пр02НачИ31ф0Б£НЫ, строение их подтверждено методами .ИК- и ЯМР-спектро СКОПШ!, измерено их оптическое вращение, практически отсутствующее з литературе. Все

Параметр! спектров Н.ЯМР. и -ациламинокислот

н^с - (сн2)12- си^- сн2- 'с

7?

5 н?6-« К -ОН

н соон

Название в -ацилАК

1 Я1 I

’■"ГГ —

ЖI

Химические сдвиги (8 , м.д., 4- , Гц) ЯР-ГН6'

\ Нг !

Н'

8"

ДРУ£ие.

Ш -Лалылитоил-^- А1а

н|-Пальмитоия-Х(-Звг

и -Пальмитоил-ь-тьг .

Н -Пальмитоил-ь-Ув1

н -Пальмитоил-ь-Ие

N -Пальмитоил-Ь-Авр

И -Пальмйтошг-Ь-Ме*

Н -Нагамитоил-Ь-оксиРго

Н -Пальмитоил-Ь-РЬе

N -(йвд)-Пальмитоил-11-. -Тгр

к ~(оС )-Палиттоял-ь~

• -Тгр

N -(8 ) -Пальмитоил-Ьуа

0.9 *

0,8 Т

0,8 т

0,9 Т 0,8 т 0,8 Т-0,8 т 0,8 т

1.2 М

1,1м 1,1 №

1.2 м

1.2 м 1*1 м 2)2 м 1,19 м 1,5 1*19 М 1,5

1.7 Х',8 1,0 1,6 1,6

1.7 1,6

к ; 2,3 т (<^-СН2), 3,55 м(СН^Ш)

м 2,6 т 8,8 д 5,35 м 4,45 м -

ы 2,5 т 8,4 д 5,2 м 4,9 м 1,5 д (СН3ТЬг)

м 2;2 т’6,2 д 4,6 и 0,9 м (911, С^, С8!^, С%з>

м 2,3 т.6,2 д 4,6 м 1,9 м 0,9м(9Н, с\. с\, С10В3) 4

м.2,4 т 8,8 д 5,4 м 3,3 д

м 2,2 т 6,2 д 4,6 М 2,0 с (СН^), 2,5 т ((СН2>2)

м 2,3 т 6,2 д. 3,5 м (оС'-СН2). 4,43 т(^СН+^СН)

м 2,1 т 6,0 д 4,8 м 3,1м 7,1 и (С^)

0,8 т 1,2 м 1,7 м 2,3 т

5,5 м 3,6 м

0,9 т 1,2 м 1,5 и 2,1 0,9 т 1,2 м 1,6 м 2,3

т 6,2 д 4,9 м 3,3 д 7,0-7,5 м (аг), 8,2 с (нН-аг) м. 4,0 м 2,4 т 1,2 м (24Н(Ш2)12,4Н<^-(СН2)2),

3,4 м (2Н,СИ2 II) 5,1 и (Ш, ИНСН2)

Таким образом нами был разработан новый эффективный метод синтеза широкого набора к -ациламинокислот с использованием а»- -тивированных эфиров яирных кислот.

2. ЭтетшЕгосадия высших жирных , кислот

Разработка нового метода получения, широкого набора д -ацил-аминокислот повлекла за собой задачу получения самих активированных эфиров высших улрних кислот дешевым,а удобный путем. Поставленная цель'решена взаимодействием вы-свей жирной кислоты с.нитрофенолом в аппарате Сокслета при кипячений в ксилоле в течение 5-7 'часов в присутствии нодоогаимавдих средств - сульфата магния и каталитических количеств.пара-толуолсулгфокислоты. Реакци® проводили в среде инертного газа для х^едотврацеает ось*оле5!ая исходных продуктов, поскольку знелнлй обогрёв достпгат 160°С. При. совокупности указанных признаков получен продукт с'выходом 00-88£. ' '

' ” ' " Д '■' ' -

Н3С(СН2)Й - соон

*т-Р\ ----

ксилол;

Н3С(СН2)Я - С00 - Г ^

а» 12, 14, 16, 18; X <=.4-Н02; 2,4-( К02>2; 3,5-( Н02)2

Таким 'образом нами получен .ряд замещенных феноловых эфиров высших кирных кислот (табл.З), причем, лучшие выходы, достигаются в случае образования 4-нитрофенилЬвого эфира, высших заирных' кислот. Как- известно, ^ЗЕду лрострадсгзеннйх эазфудаений--, .втарификация с орто-замеценными' февол'&иг идет с большим 'трудом. Этим,/-вероятно, объясняется и. более трудное протекание реакции для 2,4-динйгрофенилового эфира, несмотря на наличие, двух электроноотрицательных групп. -

' Как видно из таблицы'. 3, высокие выходы достигаются-и в случае использования, других жирных кислот, причем выходы в. ряде, случаев превышают .Известные.для кодифицированного нами трифторацв-татяого метода. Снижение выходов при переходе, к другим' ф/еяиловым

Активированные эфиры высших жирных кислот

Высшие жирные кислот

1Выход активиро-! !

Производные «ванного эфира,/5! Т.пл. ,

фенола !——-------——-! Оп !

! Ш |«?даицир.1 * !•

! • !1ФА метод ! !

Элементный анализ

Вычислено/Обнаружено, % ~С і І ! М

Миристиновая кислота 4-нитрофенол 88,0 Пальмитиновая кислота . " 81,0

Стеариновая кислота 4 35,0

41.0

20.0

35,6*

Каприновая кислота ".

Пальмитиновая кислота 3,5-дшштро-

фенол .

" 2,4-динитро-

фенол

” 2,4-дихлорфе- 46,4*

нол

" 4-фтррфенол 61,0

" Пентафторфен. 30

79,0

79,6

57

54,5-65

64-65

64-65

69,16 69,19 8,36 8,29 4,03 4,01

70,03 69,87 9,28 9,13 3,70 3,97

71,01 71,95 9,69 10,30 3,45. 3,05

68,10 62,60 8,15 8,06 6,55 м 6І60 В

72,03 70,42 9,55 10,30 9,68 9,27

79,4 78,8 8,7 8,9 5,5 . 5,54

62,56 63,13 7,35 7,02 22,51 22)40

Примечание: 1С.1 - прямой метод; КА - тркфторацетат; х - процесс сопровождается перегруппировкой типа Фриса

эфирам (4-г , 2,4-дшигор и т.д.) хорошо согласуются с вкладами констант заместителей по Гаымвгу.

ного анализа. Как видно из таблицы 4, полученные результаты полностью согласуются как с данными по химическим сдвигам углерода в спектрах самой пальмитиновой кислота, тах и известных пара-за-мещенных 4енилхгро1тгонатов. Из рассмотрения данной таблицы следует, что химические сдвиги изученных соединений находятся в соответствии с представлениями об индуктивном и мезомерном эффектах нитрогрупп и атомов галоида в ароматических соединениях. Действительно, за счет сильного ыезоыерного эффекта (+М) нитро-групш по сравнению с атомами галогенов наблядается химический сдвиг сигнала атома углерода карбоксильной группы на 1-1,2 м.д. Появление второй нигрогруппы сдвигает этот сигнал еще на 0,8 м.д.

В процессе этерификации высших жирных кислот замещенными фенолами в изученных условиях, наряду с образованием эфиров, мы наблвдали гоявление в двух случаях (динитрофениловое и дихдор-фениловое производное) побочных продуктов, элементный состав которых отличается от элементного состава полученного эфира потерей одного из заместителей - нитрогрупш или хлоратома, соответственно. Данные ЯЫР-13С говорят в пользу образования продукта следующего строения:

миграции в фенольное ядро замещает одну из функциональных групп атом галогена ила нитрогруппу. В нашем случае, в отличие от условий стандартной реакции Фриса,' перегруппировка происходит под действием сяабокислотного катализатора - пара-толуолсулъфокис-лоты - ранее не используемой для этой цели. В то же время 2,4-динитропроизводаое жирних кислот в условиях трифторацетатного метода в среде пиридина образуется без изомеризации.

в котором ацильная группа активированного эфира в результате

^СН^СНз

Параметры спектров ЯМР-13С пара-замвщенных фенилпропионатов и активированных эфиров ВЖК (8,м,д.)

I 2

3

Ь-\_/■ 0-с-ся2^-(сн3)12-сн2-снг.сн3 \.. •

Соединение

!г ✓О !Г/-0 ! г- ! г |,„р ч! 3 ! 4 ! 5 } Г1 1 г2 I г3

Iе'4'0 1Сч0Ш С1 1 2 ГЧУ! СН21 СН2! СН3! СА 1 СА 1 СА

р4 ! А !

п5 | рв А ! А

. Феншгпропионат ' 173,05

п-Фторфенилярошюнот 173,0 . «у

пчштрофенилпропионат172,0 . .

Пальмитиновая к-та 179,9 34,1 24,7 §§•} 31,9 22,7 14,1

174 •* 61.8 34,0 24,8 Ш 31,8 22,6 14,0

Пентафгорфёййловый .

. 150,7.121,7 129,4 125,7

146.5 122,9 116,0 160,1

165.5 122,4 125,0 145,2

'эфир пальмитиновой 169,3 кислоты • ■ -

- Пара-фторфениловый эфир пальмитиновой 172,1 кислоты . . 2,4-Дихлорфенил.афир 17п о пальмитиновой к-ты '

Пара-нитрофениловый Т7Т /■, эфир стеариновой к-ти х’ Пара-нитрофениловый эфир пальмитиновой 170,9 кислоты

2,4~дйнятрофешш?вый эфир пальмитиновой 170,1 кислоты

29,4

33,2 24,7 29.7 31,9 22,6 14,0

34,1 24,8 31,8 22,0 14,0 146,5 115,8 122,8 160,0 122,8 116,В

34.0 24,9 29,6 31,9 22,6 14,0 145,7 133,7 127,7 133,7 129,9 124,5

34.1 24,5 ||*| 31,8 22,5 13,9 155,4 122,2 124,9 145,0 124,9 122,2

33,8 24,3 ||*§ 31,5 22,3 13,7 155,3 122,1 124,7 144,7 124,7 122,1

34.1 24,8 29,5 31,8 22,5 13,8 148,5 141,5 12В,7 144,8 126,4 121,3

&

5

3. Селективное ■ N -апилггрованае поли^тионатгьятга Ь-аминокислот -

В нашем случае использование пара-нитрофениловых эфиров высших жирных кислот резко, повысило селективность ацилирования поли-<?ункциональных I,-аминокислот. Так, при pH II ащгаирование лизина и орялтияа вдэт, с высоким выходом по £ - или и> -аминогруппе без , затрагивания <С-аминогрупш. ’

Ш - (СНз)4 - СН - СООН ш - (СН2)3 - сн - соон

С—С КН~- 0=С №р

I . 2 I г

^ С^2 ^ 14С"% (СИз^СН^

Поскольку константа скорости эмалирования эфиров зависит от основности нуклеойила, оказалось, что анкнолиз эфиров по £ - и . и>-аминогруппе является наиболее благоприятным течением процесса при высоких pH раствора. .

ИК-спектры З-пальмитокл-ь -лизина 4 и гг-<“> )-патш-

тоял- ь-орнитина 5 показывали поглощение ионизированной карбоксильной' группы в области 1580-1590 см“* и обоих амидных- полос яри 1640-1650 и 1530-1540 см'1. При этом поглощение при 1710- • .1720 см-1, которое показывает поглощение кеиониззрованной карбоксильной, группы, благодаря- л-я:-замещению, присутствующему- в остальных гьациламжокислотах в данном; случае не наблюдается.

ПМР-Спехтроскбпш к-( 8 )-палшитоил-. ъ-лизина 4 в Д5-РУ подтверждает, эту, структуру. Б спектре,' кроме сигналов фрагмента патштоинового остатка, шеятся «ультигиеты от группы СО ш- СЕз ~ к при 5,1м.д. и от группы. СН^ С кн )н при 3,4 м.д. Отсутствуют сигналы, характерные для замещения по л -аминогруппе аминокислоты. . . . .

Селективно ацялируется пара- а 3,5-дшигрофеаиловыми эфира-, ми жирных кислот и другая полифунедиональная аминокислота -{--триптофан: ‘

а-Т-СИгОНЯЮН

3 Ц—

Г *Г *

Н .

(С^),;, СНз

N02

-0-С0<С«2)йС«3

гСН-СОШ

&/% 0=С-(С^)й-СН3

Схема

ИК- и ЯМР—сяектры соединения 6 близки к спектрам к-а'-адил-производных аминокислот (табл.2,4, рис.1). Такое строение под-, тверждается. иданкшк спектра ЯЛР- С, где в алифатической области имеются соответствующее количество сигналов алифатических групп СН2 и СНд пальмитоилького остатка в области 18-37 м.д., сигнал при 53,2 м.д. относится к -углероду аминокислоты (<* -СН-нН группа), а.58,2 к.д. к ^-углероду (СН2 группа). Пять сигналов от ароматических атомов углерода (СН) лежат в области 111,3-123,8 и,д., а 3 сигнала от ключевых четвертичных атошв углерода шевтся при 109,4; 127,7 и 136,0 н.д., 2 сигнала от карбоксильного углерода и амидного - при 174,1 и 174,5 м.д.

Образование соединения 7, изомерного предыдущее 6, - к- . (икд)-палыштоил-ь-Тгр , вероятно, связано с больией реакционной способностью динктрофенилового эфира по сравнению с р-нитро«:ени-довым. Кроме того, возыокао, что переходное состояние в случае реакции по,индольноиу азоту стабилизировано взаимодействием

электронодонорного индольяого кольца с сильно электронодефицит-нш динитрофеш'ловьш кольцом эфира. Здесь, помимо электронных, на направление ацюшрования могут влиять и пространственные факторы. ■

В Ш-спектре отсутствует полоса поглощения н-н издольного кольца при 3410-3420 сгл-^, а имеются полосы, соответствующие свободно!: карбоксильной .группе, аминогруппе и амидной связи.

ШШ-Спектр этого соединения, ввиду отсутствия спш-сшново— го взаимодействия о£-пн-сн , более простой, причем за счет электроноакцепторной группы в аадольноы кольце наблюдается сдвиг сигнала ^-СН,^ группы аминокислоты и более слабое поле на 0,35 м.д. (табл.2 и рис.1).

, „ |(-СН{СШП

' " N

,4 с"°

(ЩМ

м

0=С'(СН2)цС(1д

И. 3.8

Рис.1. % ЯлР-спектры: I - и-(о£ )-шлыштоил-ь-тгр ;

2 - к-(инд)-падшигоил-ь-Шгр .

Эти дачные показывают новые возможности в селективном получении производных мюгодункциональшсс аминокислот.

if. '

4. МеиЬазный перенос катионов и -апшгаминокйслотами

' ’ С-целью поиска новых путей применения N-ацилаланинокисяот,

на&и изучен пассивный, транспорт-ряда ионов металлов - Na, К, Са, Fe. Hi# Kgt а также аминокислот в аммонийной форме через гадкую модельную мембрану в-стандартной трехнамерной.ячейке (рис.2).

Как видно из данных тайл,5, где представлены. # переноса ионов за 24 часа, наиболее -.активный в качестве переносчиков являются и -палшатоил-L-Vai и н-пальштоил-ь-рье . При этом они способны. к переносу двухвалентных металлов в большей степени, чем одновалентных, что,-вероятно, связано с образованием более прочных промежуточных халатов, йаблвдается. избирательность действия переносчиков в.отношении ионов- Са*+.’ Эти, й-ацетаминокислоты способны я, в малой степени, к переносу свободных аминокислот в аммонийной, форме, однако энантиоселективность этого процесса не обнаружена. Отсутствие переноса в ряде случаев, например для ионов магния, вероятно, .связано с.:высокой'стабильностью образующихся комплексов, которые не разрушаются на границе органической и второй водной фазы*- Действительно,- .рад таких, устойчивых комплексов и -ацЕламинодшолот был нами, ввделен и охарактеризован. ’ Можно полагать, что и-ациламинокислоты при использовании в питании,-кроме непосредственного усвоения .после гидролиза аци- . лазами, могут выполнять, в силу своих, липофильно-гядрофильных свойств и роль переносчика положительных, ионов через клеточные оболочки.

. . . . " ..-.Таблица 5

- Сравнительный .трайспорт катионов щелочных и щелочно-

■' земельных металлов - ; • •

Переносчик - ! Перенос ионов из фазы а в базу »(в %) и-ацил-АК, фаза с !-—rr-r-r-----------------------------------------

- • ' • t Nat! !Са П?е \ Ni++ro,I,-Val-HOX.

К-Палымитош-ь-рще II II ' 37 - 0,- 45 40 5

и-Палыштоил-L-'VaX. 5 - 5 35. 0: —. - •• 3х'

и-Пальмитоил-ь-Зег С С С Q ~ - -

н-ПальмитоЕЛ-lr-Glu I С С -0 • - 2 -

Примечание: x —

Рис.2. Транспортная ячейка; а - исходная водная фаза (6 ил 0,1 НС1);

' ъ - экстракционная водная фаза (6 ил 0,2 НС1); с - органическая водная фаза (0,001 мола н-палшя-

тоил- ь -АК в 13 ш:СЕС1, ); <1 _ ме-

о

шалка

. Таблица 6

Комплексы н -ацшгаминокислот с ионами металлов ( )

сЬ></

~во | со га? 1

■Комплексы

ЙИс-ч и-пальмитоил-1-Уа1)К1 (II) . Бис-( к -стеароил-Х-Уа1)1% (II)

Бис-( У -стеаронл-1—11 е)Ма

Бис-( я-палъмитошг-

ь-Пе)гп (II)

Енс-( Я-пальиитоил-

Ь—Ив1:)Г!§ (II)

Бкс-( и -стеароял-Ъ-ТЬг)Со (II)

Бис-( ^-палъштоил-Ь—Тгр)Щ (II) . ’

! т !Элементный анализ, % Брутто формула! ’Шайдено/Вычислен о

! I С ! Н ! н ! М

С42а80г,2°6г,±. С523Ё8Ы2°е“5 .

С4$22°ё*&а

С46Н88°6М # п

С44Н8‘?2°8Со

%4Я8#40б51',

110-115 65,18 10,17 3,82 7,25 65,74 10,43 3,65 7,66

105-145 69,81 10,41 3,67 2,56 69,96 11,15 5,54 3,04

90-92 67,70 10,95 3,2 5,71

68,01 10,86 3,3 6,48

135-140 63,92 10,27 3,09 9,36 64,50 10,50 3^49 8,11

72-73 62,79 10,26 3,66 3,14 63,25 10,11 3,51 3,04

180-185 62,85 10,42 3,36 7,12 63,85 10,16 3,39 7,13

114-115.67,66 8,44 5,44 6,04 68,88 8,72 5,95 6,24

5. Комплексные соединения н-адяламинокислот с ионамн двухвалентных металлов .

Нагли получен ряд комплексных соединений и -ацилаыннокислот взаимодействием 2 молей N -ащшаминокислоты с I молью хлорвда соо ТБетствутгсцего металла я 2 молями-этилата натрия в этаноле (см.табл.6). ; ' • '

Сравненле ИК-спектроз комплексных'соединений- со спектрами

исходных к-ациламинокислот указывает на образование комплексов по карбоксильной группе лиганда, поскольку наблвдается сильное смещение полосы поглощения этой группы (табл.7).

Однако детальное изучение их строения затруднено из-за плохой растворимости практически в любых растворителях.

Таблица 7

Параметры КК-спектров комплексных солей н-ацила/лкокислот (9 , ш-1}

Название комплекса 1^5 ! -Э.1Ш ? !>?0С0 '-?0С0с!д} ! а! ! ! I . !амвд «II !амвд

к-Ацетил-ь-А1а 3313 1700.- 1253. 447. 1614 .1555

К [ы-Ацетил—Ь-А1а^ , 3275 1625 1580 190 1550 1390

Си ( К-Ацетил-ъ-А 1а )2^0 3375 1610 1420 198 1550

Иа(11е) 3370 1610 1425 185

Ка [к-Палььштоил -ь-Ие] 3330 1600 1420 180 1630 1545

Мп [к-Стеарокл-ь-Ие^ 3300 1620 1425 195 1590

2п(Н1е)2 1604 1394 210

2п ["к-Пальмитодл - ь-11е 3300 1630 1435 195 1630 1550

к-Пальмитоил-ь^а1 1720 1240 450 1660 1550

N1 [ в-Пальмито ил- ь-Уа 1}^, 3300 ШОО 1420 180 1650 1550

Ме [н-Пальмитоил-^а1^ 3300 1630 1440 190 1650

ЯпСме'Оз 1610 1390 220

к -Палькитоил- ь-Иеь 3320 1710 1230 480 1660 1550

Иб [к-Пальмито2л-х-Ие^г ■ 3350 1010 1420 190 1640 1550

Со {и -Палыштоил-х-тьгЗ^ 5400 1610 1420 190 1640 1550

К -АцеТИЛ- Ь-Ттр 2970 3387 1710 1235 475

Ка | К -Ацетил- Ь-Тгр ] 3280 1588 1398 190

340С

Си (н -Ацетил- Ь-Тгр 3 2^0 3330 16С5 1415. 191

3428

М. Гк -(о£ )-Палыдитоил-^-Тгр1 3390 1610 1420 190 1650 1545

и , . , с 3300

6. Стеоеонатзавленннй синтез к -пальиитоил- -ъ-< :етана КЗ

. в-глдкозаиина

' Б связи с актуальность» задачи получения Физиологически активных производных аминокислот в оптически чистом виде во всем

мире интенсивно ведется поиск удобного сырья и методов его использования для этой цели. Можно полагать, что в нашей стране, обладающей большим запасом,углеводного сырья, необходимо обратить внимание на возможность его рационального использования для получения аминокислот.

С целью проверки одного ИЗ ВОЗМОЖНЫ!,подходов к синтезу производных аминокислот, нами проведен стереонаправленный синтез N -пальмитоил-Бег из доступного углевода -И -глвнозамина по схеме:

носн 1 АсОСН 1 АСОСН

НСИН2-Ш НС£Щ2 5. нагасо(сн2)14

носн 3,4 АсОСН / АсОСН

неш НСОАс НСОАс . нсо—:

нсо НСО

сн2ш

СЕ^ОН

I

СН^ОАс

8

НСЯНС0(СН2)14СНд

СН20Н

НСЇНС0(СН2)І4СН3-

носа сно

неон

I

неон

I

СВ2®

1. МаОН. ач, Мв0С^Н4СН0

2. Ру, Ас^О

3. н°1, Ме2С0

4. ЛаОАс , Н20

Схема

СН20Ас

9

СН90Н . '

I л

-НОІНСО(СН2)І4СН3

соон

5. ДЦГВД, сн^312, ИСООН

6. наШ4, втон

7. Ви4гао4 , МеШ

В. и-С1С0Й4СОрН, СН^12

Полученное соединение входит в круг веществ, которые могут быть использованы в качестве нетрадиционных кормовых добавок для сельскохозяйственных животных. .

Б результате первых 4-х стадий мы получили известный тет-

раацетат-2-дезокси-2-аминоглюкозы 8, который проацклировали с пальмитиновой кислотой о образованием и -ацильного производного 9, после во с стан овл ен ия и гидролиза образовавшийся полиол окисляли с образованием оксиалвдегвда ,10. Соединение без предварительной очистки селективно окисляли к-хлорнадбензойной кислотой до целевого N-пальметоил-Вег XI. Полученное соединение по спектральным данным и углу вращения вдентично продукту, полученному ацилированием ъ-Бег пара-нитробёниловш эфиром пальмитиновой кислоты. . . • ' •

Нам представляется, что по аналогичной схеме, исходя из доступных углеводов, можно получать различные и -эпилированные производные оптически активных ь-амикокислот. ,

. 7. Практическое применение получениях соединений

В настоякее время во всем мире возрастает роль кормовых добавок в повышении продуктивности производства, и в частности, комплексов металлов, т.е. микроэлементов, необходимых для быстрого и продуктивного роста сельскохозяйственных животных.

Столь ке перспективно использование высших к-ацильных производных аминокислот, удобный метод получения которых был нами реализован. . ’

Известно, что н-адилаыинокислоты близки по своего строению к цродуктам метаболизма - к-ацетиламинокислотам, а их гидролиз под действием ацилаз дает аминокислоту и жирную кислоту, энергично усваиваемые животными. .

Медленный пиролиз можно йспользовать практически при питании жвачных животных, в.рубце которых происходит быстрый распад свободных аминокислот, уменьшавший питательную ценность кормов. Поэтому сейчас для -защиты от действия ферментов приходится использовать специальные покрытия, наполнители, заключать пищевые добавки в капсулы. В настоящее время для защиты от действия ферментов, находящихся в рубце, животных, ряд зарубежных фирм такие пищевые добавки, как аминокислоты, вынуждены заключать в капсулы, содержащие жирные кислоты, хитозан, соли и другие наполнители. . ' ' '

В связи с этим по нашему методу была наработана опытная партия и-дальмитоил-ь-ие*; (0,5 кг). Полученный продукт был пе-

редан в ВНЖТФБиП сельскохозяйственных животных (г.Боровск) для испытания методом <л situ. , на степень гидролиза в рубце телят. Установлена его биологическая доступность для организма телят и возможность использования. Показана низкая токсичность изучаемого вещества.

Кроме того полученный комплекс бис-( /V -пальмитоил-L -валина-та) Ni (ID испытан в ВНИИОС (г.Москва) в качестве селективных лигандов для получения катализаторов димеризации этилена. Установлена высокая каталитическая активность и селективность действия.

ВЫВОДЫ

1. Разработан принципиально новый метод получения широкого набора высших Н -ациламинокислот с высокими выходами взаимодействием свободных аминокислот с активированными фениловыми эфирами жирных кислот в среде водного диоксана.

2. Установлена высокая селективность ацилирования диаминокислот по аминному атому азота активированными эфирами жирных кислот. Подобраны оптимальные условия для селективного ацилирова-ния триптофана по алифатическому и индольному атому азота.

3. Разработан новый простой метод синтеза р-нитрофениловых

эфиров тарных кислот с выходом более 8СЙ прямым взаимодействием свободных жирных кислот с нитрофенолом в присутствии катализатора. .

4. Получен ряд комплексов н -ациламинокислот с биометаллами, изучены их Физико-химические свойства.

5. На примере стереонаправленного синтеза н -пальмитоил-L -серина из £-аминоглакозы показана возможность перехода от дос- ' тупных углеводов к различным дефицитным производным оптически активных аминокислот.

6. Проведена структурная идентификация всех синтезированных соединений методами элементного анализа, ИК-, УФ-, масс- и ЯМР -спектроскопии.-

7. Изучена способность ряда w-ациламинокислот к переносу ионов одно- и двухвалентных металлов через липофильную среду. Установлена избирательность действия N-пальмитоил- и -валина и

/V-пальмитоил- Ь -фенилаланина в отношении ионов кальция.

8. Выявлены новые пути практического использования Л/-ацил-аминокислот: ■ • . -

- с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных жи-

вотных рекомендовано применять А-ациламинокислоты в качестве нетрадиционных кормовых добавок*, •

- на примере модельной реакции димеризации этилена показана возможность получения весьма эффективных каталитических систем

с применением ряда комплексных солей л/-ациламинокислот в качестве селективных лигандов. ' ' - -

1. Урмамбетова Ж.С., Кочетков К.А., Бакасова З.Б. НовыЯ .ме-

тод N-ацильных производных аминокислот // Тез докл. на 5-ой Московской конференции по органической химии и технологии. -М., 1989. -ЧЛ. -С.326. ,

2. Урмамбетова Е.С., Кочетков К.А., Бакасова З.Б. Получение а -пальмитоил-и -серина из р-(-И-глюкозамина // Тез.докл. на

5-ой Московской конференции по органической химии и технологии. -М., 1989. -ЧЛ1. -С.230.

3. Заявка на изобретение: Способ получения высших /у-ацил-аминокислот / Бакасова З.Б., Кочетков К.А., Беликов В.М., Урмамбетова Ж.С. - Положит; реш. ’4770544 от 17.07.90.

4. Кочетков К.А., Урмамбетова Ж.С., Бакасова З.Б., Беликов . В.М. Высшие и-ацильные производные и -аминокислот // Изв. АН СССР, сер.хим.. -1990. -"II. -С.2555-2560.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: •

Подписано в печать £3 91___ Формат /УС

Печать Офсетная. Объем у п.я. Зак. С____________. Тир.

г. Бишкек, ул. Коммунистическая, 68. Типография КСХИ