Синтез модифицированных пиримидиновых нуклеозидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РГ6 од

РОС ,С II И С К А Я АКАДЕМИЯ НАУК

2 1 ШОН '№

УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На правах рукописи

ГАТАУЛЛШ РАШГ РАФШОВИЧ СИНТЕЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПИРШПЩИНОВЬК ИУКЛЕ03ИД0В 02.00.03 - Органическая химия '

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено» степени кандидата химических наук

Уфа - 1993

■'юта выполнена в Институте органической химии Уфимского научного -ктра Российской Академии нар:

ручные руководители: академик РАК Г.А.Толстиков

кандидат химических наук, старший научный сотрудник А.Г.Мустафш

с^ициальные оппоненты: доктор химических наук

член-корреспондент АН РБ У.Б.Имашев

кандидат химических наук старший научный сотрудник Ф.А.Валеев

Гудущая организация: Научно-исследовательский технологи-

ческий институт гербицидов (г.Уфа)

Защита диссертации состоится *» ^У« 1933 года в-_ч

на заседании специализированного совета К 002.14.01 при Институте органической химии УВД РАН по адресу: 450054, г.Уфа, проспект Октября, 71.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке УВД РАН

Автореферат разослан ¿,1993 года.

Учены® секретарь специализированного совета

доктор химических наук Б.Ы.Лерман

'a1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние года бурно развиваются исследования в области нуклеозидов, применяемых при лечении и диагностика широкого спектра заболеваний. Синтетические аналоги природных нуклвозидов находят все более значимое применение, в практической медицине. Химический синтез таких соединений в настоящее время является единственной возможностью для их получения. Накопленный опыт работы в данной области позволяет осуществлять огромное количество модификаций нуклеозидов как по углеводному фрагменту, так и по агликоно-вой части. Однако исследования и получение таким путем соединений этого ряда осложняется вследствие многостадийности синтезов. Поэтому разработка наиболее удобных способов выхода к целевым продуктам является актуальной задачей.

Цель работы состоит в разработке нових путей синтеза биологически активных нуклвозидов из доступного отечественного сырья и материалов, а также технологичных способов получения ценных лекарственных препаратов - 31-дезокси-2',а'-дидегидротимидина (Д4Т) и 3'-дэзокси-3'-азидотимидина (АЗТ). Работа выполнялась как плановая по теме "Разработка эффективных путей и методов полного синтеза природных соединений с практически важной биологической активностью" (регистрационный Но 01.90.0 011685).

Научная новизна. На основе D-ксилозы разработан и оптимизирован способ получения l-p-D-ксилофурвнозилпиримидинов. Синтезированы К1-a-, N3-^- и N1 -а-г^-р-ХЬарабинофураназилурацялы. Показано, что выход и соотношение указанных нуклеозидов зависит от условий конденсации. Впервые исследована температурная зависимость спектров ЯМР и обнаружено наличие син-, анти-ковформэров l^-a-N3-^- дигликозилиро-ванного соединения при ~60°С. на осно&е 1 -(2-О-толуолсульфонил-З, Б-да-О-бензоил-р-П-ксшгафураноэЕЛ- и 1-(2-дозокси-2-хлор-3,5-ди~0-бен-зоил-р-в-ксилофуранозил )пиримидинов предложены удобные способы получения 2' ,3'-акгядро-1-р-&-ликсофуранозилурацилов. Впервые отмечено образование 23'-дидезокси-2', 3'-дидегвдропроизаодных тимидина и уридина при взаимодействии 1-(2-0-толуолсульфонил-3,5-ди-0-бензоил-p-D-ксилофуранозил)тимина и урацила с йодистым натрием. Предложен механизм реакции. Разработаны технологичные способы получения 3• -Д9эокои-я•,3'-дидегидротимидина и З'-дезокси-З'-взидотимидана -ценных лекарственных веществ, эффективно ингибирущих вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Установлено, что при взаимодействии алкило-внх эфиров акриловой, Б-гвксеновой и сорбиновой кислот, диатилацета-

ля акролеина с 1,3-даметилураци.лом и 1-р-В-ксилофуранозилурацилом в присутствии Рй(ОАс),, происходит окислительное присоединение в положение Б урацильного остатка. Выделен комплекс палладия с урацальными нуклеозидами. Впервые обнаружено необычно© направление реакции 5-йодпиримидинових нуклеозидов с алкинами под действием гетерогенного катализатора РО/С, где о высокими вотодами получены З-р-В-ксилофура-нозил-6-алкилфуракэ[2,3-(Пгиримидин-2~они.

Практическая значимость■ Разработаны технологичные способы синтеза 3'-двзокси-2'.З'-дидапцфотимидина и З'-дезокси-З'-азвдоти-мидаша . Первре из этих соединений прошло испытание на ингибирование ВИЧ в лабораторных условиях в НПО "Вектор" (г.Новосибирск), показав шсокув вффектявность. На основе доступного сырья разработали эффективные пути получения фуранотарймидшюв, 2\3*-ангидросоединений, 5-алкаиилзамещенных уращлов и (З-Б-ксилсфуранозилуравдлов, которые проходят лабораторные испытания в Уфимском НИИ глазных болезней.

Апробация работа. Результаты исследований долояэны на Всесоюзной конференции "Применение мвталлокомплэксного катализа в органическом синтезе" (Уфа,1989 г), конференции молодых ученых (Уфа,1988 г), "НИ конференции молодых ученых-химиков (Иркутек, 1990 г),на 102 научной, конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Башкирского Государственного Аграрного Университета (Уфа,1993 г).

• ■ ■ материалам диссертации опубликовано ?, статьи и

тезисы 4'докладов.

Структура и обыэм диссертации. Работа изложена на 169 .страницах и включает введение, литературный обзор, обсувдение результатов, экспериментальную часть, вывода, список литературн (142 наименования) и прилоиенне (акты по биологической активности синтезиро-ьаиных соединений, таблицы результатов реитгеноструктурных исследований),

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Модификация углеводного фрагмента пйримидиновых нуклеозидов

Значительная доля в ряду биологически активных нуклеозидов принадлежит соединениям с углеводными фрагментами, имеющими существенные структурнш различия по сравнению с обычными гликозидями при сохранении традиционной агликс.новой часта. Поэтому синтез таких аналогов нуклеозидов привлекает исследователей как обьекти практически

значимые, так и интересные в теоретическом плане. В наших. исследованиях была выбрана гьксилоза вследствие ее доступности и дназначностя протекания реакции конденсации с иышлированными пиршэдйшвшли основаниями.

1.1. Синтез ксилофуранозилЕфимвдшовых нуклеоеидсв

Нунлаозиды, содержащие ксилофураяознмй фрагмент являдтся биологически активными соединениями. К их числу можно отнести Э-р-п-ксилофуранозиладенлн, З-дезокси-З-галогенксшюфуранозилцитозжш и 5-фторцитозин, 1-(р-Б-ксилофуранозил)-3-ажил-5-фторуращш1. Кроме того, они являются удобными ннтэрмэдаатами для синтеза модифицированных аналогов нуклэозвдов вследствие ряда особенностей структуры самой В-ксилофурвнозы. В этой связи для нас представлял интерес синтез 5- и 6-замещеншх ксилофуранозилпиршидинов, а также исследование возможности функционализации как пиримидинового кольца, так и сахарного фрагмента. С этой целью из 11-ксилозн по известной методике была получена ( ,2-ди-0-ацетил-3,5~ди-0~<5ензоил-В-ксилофураноза (4) о выходом 65%. Б-Галогенурацилы, урацил, тин, 6-аза- и 6-ме-тилурацил были просилилированн гексаметилдисилззаном и введены в реакцию конденсации с ксшюфуранозой 4 в 1,2-дихлорэтане.

ВгО-АО2О.АООН

й=вг, И1=Ас, Х=СН, Г=Н (5), МО (6), ВГ (7), Р (8), I (9). Й=Вз, Л^Ас, Х=Я, У=Н (10). К=Й1=Н, Х=СН, У=Н (И), Ме (12), ВГ (13), Р (14), I (15). ГЫ^Н, Х=Н, У=Н (16). Установлено, что, кроме случая с 6-ыетилурацилом, в этих условиях образуются исключительно И1-замещенные ксилофуранозида: 1-(2-0-ацет!1л-3,5-да-0-0внзоил-р-В-ксилофурашзил)урацил (5), -тшш

(6), -5-Орш-(7),-5-фтор-(8), -5-йод- (9) и -6-азаурацил (10) с выходами 65-702. Снятием защитных груш соединений 5-10 в 0,1 н ме-тпнольном растворе МоОНа получены соответствующие 1-ф-Б-ксилофу-ршозил)1Шр!Шиднны И-16. Структура всех синтезированных нуклеозидов однозначно доказывается спектрами УФ-иоглощэнкя, ЯЫР1!! и 13С.

Конденсация бис (триметмлсилил) -6-метилурацила с ксилофуранозой 4 в 1,2-дшшорэтане в присутствии БпС14, в отличие от вышеупомянутых. сшшированных пиримиданов, образует только 3- (2-0-ацетил-З,5-ди-о-оэнзош1-р-Б-ксилофуранозил)-6-метилурацил (17) с хорошим выходом.

ЗпС1.

+ 4

вШе

С1СН2СН2С1'

Й0-

Е=В2.

1МШГ а1"*»'™

Неон К=Е1=Н

и (18)

1.2. Синтез арабинофуранозилурацилов

Арабинофуранозильннв нуклеозида имеют широкий спектр биологической активности. В частности, арабинофуранозиды адекина, цитозина и урацила обладают ингыбирувдей способностью ряда вирусов в живых организмах.

С цель» - получения арабинофураиозивурадала нами было изучено маимодействие а-1-о-метил- (19) и смеси а- и р-аномеров 1-0-ацетил-".,з,5-три-0-бензоил-Б-араб1Шозы (20), синтезированных из Б-арабинозы с 0ис(трш9тилсилил)урацилом в присутствии БпС14 в растворе 1,2-дихлоратана. Установлено, что в этом случае образуется смесь трех веществ: 1-(2,3,5-три-0-бвнзоил-а-1)-арабшофуранозш1)- (21), 3-(2,3,5-трл-0-бензоил-р-1)-арабинофуранозил)- (22) и 1-(2,3,5-три-0-бонЕ011Л-а-1)-арабинофуранозш1)-3-(2,3,б-три-0-бензош1-р-1)-арабинофу-ранозял)урацила (23), соотношение которых изменяется в зависимости от условий конденсации (таблица 1.2). Добавление уксусного ангидрида к реакционной смеси при взаимодействии силшшрованного урацнла с а-1-0-катпатом 19 приводит к резкому увеличению ■! ,3-дигллкозилированного продукта 23. Однако, в случае 1-0-ацетиль-ьога производного 20 добавление уксусного ангидрида не изменяет со-

отношение получающихся соединений 21-23 (табл. 1.2).

Снятие защитных бензоильннх груш соединений 21-23 0,1 н мэта-нольннм раствором МвОКа приводит к соответствуй®»! кристаллическим нуклеозидам: 1 -чл-О-врабинофуранозял- (24), З-р-В-арабжофуранозил-(25) и 1-(а-1)-араб1Иофуранозил)-3-(р-Б-араб1шофуранозил)урацялу (26) с вшссдаш 73-80%.

Таблица 1.2.

Выход и соотноиошга продуктов 21-23 в зависк/ости от условий • конденсации*

Соединение 19 или 20 (Заместитель X) 21 Выход,? 22 8 23 ббций выход,S

оме., ОМэ** ОАс ■игг--— 4-г 27 3? 35 20 13 17 18 3 30 8,3 S 65 70 52,3 62,0

Условия реакции¡растворитель время реакции - 3 часа. * Добавлен уксусный ангидрид

дихлорэтан, катализатор - SnCl,

OSiMen

Me38l

SnCl.

Л

J il

BzO—

0 r Bzo^r^

cicHgCi^ci.ao0G RO-

mi

нн^;.-

I I *

XTÖR

R»Bz 21 R=H 24

/

1h

bo-

¿Bz

X=a-0-Me (19) X=a,ß-0-Ac (20)

^ J

22

25

RO-I

:0R

OB 23 28

В спектрах IUP арабшофуранознлурацапов при температурах +25 я +50°С заметных изменений ве происходит. Одаако.с понижением температуры наблюдается уменьшение скорости обменных процессов, приводя-

цее, швзшмому, к образованию син- и лнта-коиформеров, что замечено на примере дагдакозилкрованного нуклеозида 23. В спектре ГМР соединения 23, снятого при -60°С наблюдаются два набора сигналов.

1.3. Синтез 2\3'-анг1щро-1-(ргО-лжсод5Урашзил)1шримидаов

Епоксисоеданения интересны тем, что они являются предшественниками многих модифицированных аналогов нуклеозидов.

Поэтому наш была исследована возможность получения 2*,3*-ан-гидцювинсофуранозилглрияедшов из легкодоступных 2'-0-толуолсуль-фонатов 35-39 и 1-(2-д93окси-2-хлор-3,5-да-0-бензойЛ-р-Б-ксилофу-ранозил)урацила (40), -тимина (41) и -5-фгорурацила (42) при взаимодействии этих соединений с основаниями в метаноле.

Дезацилярование соедашенкй 5-9 1 М водным раствором Н^С^ в адетонитрила при 75°С в.течение 18 та сов приводит к 1-(3,5-ди-о-бензом-р-В-ксилофураяозигОпиртаидашаи 30-34 с выходами 70-76Й.

Взаимодействие соединений 30-34 с п-толуолсульфохлоридом в пиридине протекает при комнатной температуре и образует 1-(2-0-толуол-сульфонил-3,5-да-0-бензом-р-Б-ксш;офуранозил )урацил (35), тимин (36), -5-вром-(37),-5-фгор-(3§) и 5-йодурацил(39) с высокими выходами, о о о

В?-0-

' ^^ СН,СЫ. 75°С ^^ ^-

\Tobz 20 С

\| / \| / \| /

/ N_/

ОАо ОН ОТ»

Х=Н(Б), Ме(6), Вг(7), Х=Н(30), Мэ(31), Х=Н (35), Ме (36),

Р(8), 1(9) ВГ(32), Р(33), 1(34) Вг(37),Р(38),1(39).

Ксходнш 2'-хлорпроизводнае 40-42 были синтезированы из 3,5-ди-онЗензоатоз 30, 31 и зз нагреванием последних в ацетонитриле при глпэшм с ЗОСЦ. После соответствующей нейтрализации и обработки целевые хлорида 40-42 легко кристаллизуются из этилового спирта. При хлорировании образуются соединения с сохранением необходимой для эпокевдироваяия конфигурации сахарного фрагмента.

Ира ьыдераиваяяи толуолсульфонатов 35,36,38 и 39 в мэтанольном раствора МеОКа или НаОН при концентрациях основания 0,1-2 м/л образуются 2',3'-ангидро-1-(р-Р-диксофуранозил)урацип (43), тимин (44).

-5-фТОр- (45) о

и Б-Явдурацолн (46)

БгО—. .0.1

N /

Я =ОТэ

5Г

ТеО Н=Н (47),

Р (48)

Г=С1 (40-42)

11=11 (43), Ш "(44). Р (45), I (46)

Для ввделения индивидуальных соединений щелочь нейгрализовыза-ли катионитом КУ-2-08. При этом избыток катеонита вызывает уменьшение рН раствора, вероятно, вследствие выделения п-толуолсульфо-ь кислоты. Воздействие п-ТеОН на эпоксида 43 или 45 приводит к образованна в небольших количествах 1-(3-0-толуолсулъфонил-(3-В-арабЕно-фуранозил)шримиданов 47 или 48. Для более точного определения конфигурации сахарного фрагмента тозилатов 47 и 48 1 -(3-0-толуолсуль-фоши-Б-0-бензоил-р-0-ликсофуранозил)-5-фторурацил (49) (способ получения этого вещества обсувдается в разделе 1.5) была подвергнута кислотно-катализируемому раскрытию с образованием 1-(3-0-толуол~ сульфонил-5-о-бенэоил-р-и-ликсофуранозил)-5-фгорурацила (50).

нк

ВгО—. X \бТз

¡I

Ацетон/н^О

тг^Цг^

НС1.85«

/ 49 Ч_| 50

Сравнение спектров ШР соединения 43 и тозалата 50 гоказнва-ет, что в них отмечаются существенные различия как в величинах химических сдвигов сигналов протонов сахарного фрагмента, так и в значениях КССВ.

При взаимодействии 3-хлорпроиэводннх 40-42 о нэтоксидом натрия в ИеОЯ в вышеприведенных концентрациях такна образуются 2',3'-&поксисоединвння 43-45 с выходами 60-703. Применение ионообменной смола (анионит АВ) для получения 2', 3' -апоксисооданопий дает целевые продукты только с небольшими выхода®.

1.4. Взаимодействие г'-О-тозилатов кшшофураяозиллщжш-дгаюв с Hai

Нами сила исследована реакция взаимодействия 2'-0-тодуолсуль-•фонатов 35-39 с иодидом натрия в 1.г-дагахоксиэтана. Установлено, чго иагрвЕашю толуолсульфшатов 1-р-ксилофур&нозилпярилидшов 35, 36 с избытком Nal d глкмэ при кинениа даэт 2,2'-анп1дро--)-(3,5-ди-0-бензо;1л-р-])-ликсофуранозил)урацйл (51) и -тш.сш (§2) с выходами 35 и 38%, соответственно. Кроме того, в этом случав образуются 1-(5-0-бензонл-2,3-двдезокс5£-р-В-г^ицеро-иент-2-енофуранооил)-урвцил (63) и -ТК.КШ (54) с выходами 11 и 30S, соответственно. Дэ-блокировэтз' соеданеняа 61; 52,54 0,1- н ИаОНа в ),!оОЛ ведет к 2,2'-ш/гидро-ф-Б-лзшсофураяознл) урацялу (55), -тиииау (56) и S*»З'-да-допщро-З'-дезоксигчй.здшу (57) с выходами 68 , 67 и 85S, соответственно. При нагревании тозилатов 35 м 36 с бенаоэтом натрия в дтле-здшфорыамлдэ при 100°С ангвдросооданвния 51,52 получены с выходами 90Ж. Взаимодействие п-толуолсульфонилового офира 36 с борадсм гашо-ля,. получегшым сшппваняом П1С1Й'6П20 и натрийборгидрвда в ДМФА, при 50°С в течение Б ч дает продукт §2 с выходом 34S.

BzO—, „ о

Ийг

35,36

МеОП, НеОНа

=Ва,П=Б (53), й=Ие(54)

R=Ba,R=H (§1) R=Líe (52)

ИГ=НД!=!Ла(5?) U. R1 =К, R=Ii<55),(66)

Образование ангидронукиеозздов 51,62 и 2* ,3'-ненасыщопшх урп-дана 53 и тимвдша 54 вероятно, являются параллельными процессами в реакции тоаилатов 55,GS с Nal, что подтверждается рядом спеццаль-mix опытов. Так, нагревание внгидросоедЕнвнкя 62 при юшэшш ДММ с 20 бкв. Hai в течение 4 ч ш дает 2' ,3'-ненасыщенный продукт 54. Взаимодействие дябонзоата 52 с 20 вкв иодвда натрия и 1 ыоль-зкв. n-TsOIí при тшии í ,2-дш.®токсиэтана в течение 30 часов таккз не приводит к образования олофана §4.

Алом углерода 0-2' углеводного фрагмента молекул толуолсуль-фонатов 35,33 лспктквазт доводит электронной плотности, что делант ого доступна! для вукжаафилышх частиц. О/щвко, пнримядкновоо кольцо в положении С-Г, вероятно, вследствие стерических факторов препятствует мэягалекулярноЗ рэтоди яуклоофхшюго зящунтя. Наличия но птс:.*д кислорода ира с-2 щртшдивового гольца недаделенких электронных п . предполагает возможность внутримолекулярной атака .число-родгоы атомом по углероду С-2'. Присутствие растворителя, способного образовать водородную связь с протонем Ш-групш, уколачивает час-тичшШ отрицательна заряд на атсмэ кислорода 0-2, что облегчает роаяцоэ вяутртаюлекуллрной цгашвзаняп по иохачиому ^,2. Однако, с другой стороны, здесь имеется вероятность образования тглепэ бэнзнл-ексапнзЕого катиона 68 при 5]}3 атокв по углеродному атому С-2' нер-бошгльным кислородом боксопльпой группи при С-3*. Как било показано еьпзэ, внгидросоеданешо 52 дальне уя;э на вступает в реакции закеп13-шя на шшоп пода, 2',3'-ненасыщенное соедонешяэ 54, вероятно является продуктом дальнейшего-превращения бепзилоксониэвого катиона §8.

При погрзваншг 5-галогвнзвмененных толуолсульфонатов 37-39 с líal в глшэ получены только 2,2'-апгидро-1-(3,5-да-0-бензоил-р-В-л1ш-ссфуронозил)-5-бром- (Б9), -5-фтор- (60) и 5-иодурацшш (61) с удовлетворительными выходам! (табл.1.4).

Время реакции тозилатов (35-39) с Nal d глимэ и выход продуктов

53 или 54

otó §5 ,36

58

Таблица 1.4.

Заместитель при С-5 пиримидина

BpsfJ! реакции, ч.

272-аигидро г • -енсфуранозид

Выход,%

щ

38

за

38 42 44

33 35

33 39

34

30 tí

отсутств.

и

р

Вг Г

1.5. Разработка технологичных способов синтеза 3'-дезохси-2',3'-дадегидротимидина

В главе 1.4 приведен синтез 3'-дезокси-2',3'-дадегидротш.ш-дшш (Д4Т) исходя из 1-(2-0-толуолсульфонил-3,5-ди-0-бекзоил-р-Б-ксшюфуранозил )тимина (36) при нагревании последнего с Nal в глиме, где выход продукта составляет 30%. С целью повышения общего выхода конечного продукта и применения более доступшх реагентов нами была исследована возыокность получения Д4Т из 2'.З'-ди-О-мэтансульфонил-или толуолсульфэниловых &фироз ксилофуранозвдов тазшна и 5-фтор-урацила.

Исходные двыезилати ши датозилатн были синтезированы по сла-дущей схеме. Взаимодействие 1,2-0-нзопропилиден-а-Б-ксилофуранозы (2) с хлористкм бензоилом в смеси CHgClg/C^N (4:1) дает 5-0-бен-зоил-1,2-0-изопрошиидан-<1-0-ксилофуранозу (65) с выходом 93% кото-рай при последующем актировании уксусным ангидридом в пиридине образует 5-0-ббнзоил-3-0-эцэшл-1,2-0-изопропилиден-а-Б-ксилофура-нозу (66) с количественны!,i выходом.

Соединение 6S при дальнейшем ацилировашш уксусным ангидридом в СНдСООН при прикапывании конц. H^SO^ образует 1,2,3-три-О-ацотил-^-О-бензоил-Б-ксилофуравозу. Смесь аномеров была использована в ре-окцяи конденсации без разделения. Ацшшрованиа соединения 65 в этих условиях позволяет избежать стадию получения вещества 66.

При взаимодействии смеси аномеров 67 с бис (тримотилсилил Хинином или -5-фгорурацилом в ацэтонитриле в присутствии SnCl4 образуются 1 -(2,3-ди-0-ацэтил-Б-О-бензоил-р-й-ксилофураноззи)из-ин (68) и -5-фторурацал (69) с.выходами 79Ж.

Попытка провести синтез нуклеозидов №,69 непосредственным взаимодействием ксшюфуранозн 67 с силилированшми основаниями при добавлении 2 иоль-экв. уксусного ангидрида и 1,3 коль-вкв. SnCl4 в ацетонитршю или 1,2-дихлорэтане приводит к образованию темно-коричневого раствора, который и после хроматогрвфической очистки продукта реакции остается окрашенным. Выходи нуклеозидов в атом случае ниже и составляет 33-35%. Без добавления уксусного ангидрида к смеси ксялофураиозы 66 с сшшшрованккж пирншдинаш в присутствии SnCl4 реакция конденсации не идет.

П0-| „ о . ВгС1 Вг0~

У—Л

"2

сн2с12/сБнвм 2 0~\" VI

Ло„0 1

О

Бг0~1 О _ ^

Ао30

\0Ло

ч_/ +

I. Нв^юУ^^-'

В2:0—, ^ I Н=:.'Э С^З).

СНдСООН ¿Ао И^Ю^^Ь-' КеЙН ^ ^Л^

ЩРО^О _____II

ВгО—. п | ВгО-

СН3СН,75°С ин° Ч СвНдН

72« \| / 96?<

-1 -1 !

ОН , ск1

Н=Ме(70),Р(71) К вместе),Б(73). .

Н1=Тз Н=!.'.о(74),Р(75) Дезацилированиэ даацетатов 63.§2 нагреванием в гцотопитриле в присутствии 1 М водного раствора Н^Од дает 1-(Б-О-бонзоал-р-П-кси-лофураяозил)ттяш (70) и -Б-фторурацил (71) с выходами 70%.

Взаимодействие полученпкх бензоатов 70 и 71 с метансульфохлэ-ридом в пиридине приводит к 1-(2,3-ди-0-метансульфэнил-5-0-бепзоил-р-В-ксшофуранозил) талину (-72) и -5-фгорурацилу (73) с выхода),га до 96Ж. Тозилированиэ п-толуолсульфохлоридом в этих условиях дает 1-(2,3-ди-0-толуолсульфонил-5-0-бензоил-р-1)-ксилофуранозил)тимин (74) п -5-фторурзцил (75). Однако, выхода продуктов взаимодействия в этом случае ниже (60-70%)'и требуется.более длительное время реакции, вероятно,из-за стеряческих затруднений при введении второй то-луолсульфэниловой группы в положение С-3' нуклеозида. Сокращение времени реакции приводит к образованию монотозилированного продукта. Нагревание дшезилатов 72 или 73 с избытком Ка1 в 1,2-даме-токспэтане в течение 20 ч через стадию образования высскополярпнх 2,2' -ангидро-1 - (3-0-метансульфонил-5-0-бензоил-р-Х)-ликсофуранозял )-тимина (77) и -5-фгоруращига (78) приводит к 5-0-Сензоатач 54 п 71>

Z' .З'-неваигдакных нуклеозадов. Олафин 54 образуется с ваходои 60S, а фторпроизЕодЕое 79 получен с довольно шаким выходом (27%). Дпто-зилаты, несмотря на то, что п-толуолсульфогаюовая группа является лепсоуходящой по сравнении с метаисульфоинловой, дают олефикн Б4 и 73 с низки.® выходам! (1СК6). Ловшзвнке температуры реакции посредством замены растворителя но ДКФА. не приводит к увеличению выхода ненаснцвшшх соединений 54 и 79.

Я " О

R^SOCM \/ R^MeC^ ,К=Ие (80) ,F(á§> • R1 =Нэ, F-МЭ (77) ,F (73). Hal

BzO-,

\ V

R4tó(82),F(83).

шЛ/

BzO—

u

- 0 -i OHOgir

BzO-

ose

72,73,74,75.

/ M.Z§.

J¡30oR <í

Предаественпиками ненасыщенных нуклеозвдов 54,79 являются 2,2'- ашпдросоединения 77 , 78 с З'-О-метансульфониловой шш 80» с З'-о-толуолсульфониловыми группами. Дальнейшая реакция наведения двойной связи протекает, вероятно, атакой анионом иода по ^-механизму углерода С-3', что, естественно, приводит к не фиксируемое З'-кодаду §2 или 83. так как промежуточные З'-иодидн 82 п 83 имеют транс-кон^нгурацию по отношению к 2,2' -о-ангидросвязи, происходит быстрое восстановительное транс-элншнированиэ в присутствии второго аниона иода на 2',3'-ненасыщенный нуилеозид 54 или 7Э и молекулу йода 12. При нагревании датозилатов 74, 75 в глимэ с Nal образование одефина из ангидросоедаиения затруднено из-за стерическпх и электростатических взаимодействий толуолсульфониловой группы с заместителем в положении С-4' углеводного фрагмента и пириыидшювнм

циклом при трансформации З'-О-тозилага в з'-йодпроизводное. Повишв-хшо тегатаратурч реакции ведет к побочным процеосш, а в 1,2-даме-токсиэтане образуется в основном апгидросовдинония. Деблокированном бензоаза БД 0,1 н КоОНа в МеОК подучен Д4Т о 85". осади вы-

ход целевого продукта Д4Г согласно зто;1 схомн с^стгаллзт 19,И".

Исходшгй Я'.З'-дя-О-мэтапсулхфонат 72 мозшо сииэзпровать тыс-х;а насколько лшй способом, который па нал взгляд является привло-кпталышм благодаря более удобдкч техническим приемам очистки про-К05!ую'пшх С1ШТ0К0В при работе о больший качествами вэщестза.

Кокосэизоот 65 вступает во взгшмодойствио с катаноульфохлори-дом ш п-толуолсулвфохлорздом в сухой пирздипв, образуя суль^опа-ловнв DisTp.ii 84 я 05 с гнходои 6К» в расчета на даол 2. В отличие от метода мопобэнзсияфозапия дтола 2 в этом случае вместо хлористого ¡(.этилена 1Ш в качество растворителя бил использован толуол при таком ко обызпюм соотношении с шрвдшом, реакция бепзоилиро-вашм и последующего ивтансулъфмпиазроБакия или тозклфсваняя Он.® проведены в одну стадию, по-, л „.._, ВгО-,

вас1

о

о—

СН-,РК /с,.п_н

и О

4/1

V

он

/1

о—-у-65

ВгО-

1.ВгС1,П10П„/Ру(-1:1).

2.ЙС1,Ру. ^

ПС1.Р7

ВгО-,

\0В

сн3соон,п2го4

Ао

, о. I 0гО~ь°1

оао

К=Ма 86,П=Та 87

I 0

¡1,30 г 11,0 ШГ

ШС1 1 Х Мэ

ВгО-

72

Ша

89

-{ еа

ОАО

Последующее ацгшроваппе ездзстз 84 и 85 уксусным анпщрадом в уксусной кислоте при щикаштаяин конц. Н^ЗО^ дает а- и р-аномерн

метансульфоната 85 и толуолсулъфэната 87 с выходами 98% .Конденсация смоси а- и р-аномэров 85 с силилированным тимином в ацетонитриле в присутствии 1,2 молъ-экв SnCl4 приводит к 1-(2-0-ацетил-3-0-метан-сулы[оыи1-5-0-бекзоил-р-1)-ксилофуранозил)тимину (83) с выходом 81%.

Harpeванлэ нуклэозвда §8 в ацетонитряле при 75°С в присутствии 1 М водного HgSO^ дает соединение 89 с выходом 895». Последующая реакция нуклеозида 89 с мэтансульфохлоридом в пиридине приводит к д-лмозилзту 72 с выходом 96%, взаимодействием последнего с Hal получен продукт 54.

1.6. Синтез З'-дезокси-З'-взидотимидана (AST).

Еироко применяемый в медицинской практике для лечения больных ШЩ азидотазгдш впервые был синтезирован Horwltz и сотрудниками в 1964 году. Предлагаем на:,sí метод получении З'-О-метансульфовилиро-ванного предшественника многих С-3'-замещенных производных 2'-двз-окситимидина позволяет получать АЗТ с высоким выходом.

"Нагревание 1-(З-О-кетансуль^онил-б-О-бвнзоил-р-Б-ксилоф^рано-оил)тшна (89) с хлористый тионилом при кипении в ацетонитриле в течение 3 ч приводит к 1-(2-дезокск-2-хлор-3-0-метансульфонил-б-0-бензоил-р-В-ксилофурашзил)тину (90) о выходом 80S, который легко восстанавливается Bu3SnH в толуоле в присутствии бисазоизобутиронит-рила при 85-105°С, образуя 2'-дезокси-3 *-кетансульфонат 91 о выходом 90S.

Нагревание иетансульфоната 91 с азидом натрия в ДМФА при 1Б0°С в течение 3 ч приводит к 5'-0-бензоату азидотишдшш 92 с выходом 67%. Снятие беизоильной группы ЫэОНа в МеОН цриводит к АЗТ с выходом 82%. Общий выход АЗТ в расчета на 11 стадий составляет 24,2%.

BzO~. 0 Th S0C12 BzO—i 0 Th Bu3SnH BzO-. Q Th

"I j AI ВЫ

89 OH 90 ¿1 • §I

HaN Bz°-( гч Th HO-, o Th

"3

DUF

"1 n ln 1 Г^ГН.1*. UU—I . If

U- 0 Ue0H* í L- 0

\_/ MeOH \_/

92 Hg A3T

Цакдонуклеозиды хшримидинов при взаимодействии с нуклеофильны-ми реагентами присоединяют нуклеофял с разрывом С-О-связи. Нами бы-

ла исследована реакция присоединения к дибекзоату ангидронуклеози-да 52 азидной группы. Так, при нагревании соединения 52 с 3 молъ-вкв. ИаИз в смеси ДМФАЛ^О (9:1) при кипении получены 1-(2-азвдо-2-дезокси-р-1)-ксилофуранозил)тимин (93) с выходом 25%, о такх.-э его Б'-О-бензоат 94 с выходом 10%.

BzO—

Вг.0-

94,10%

MeONa.MeCH

Нагревание 2,2'-ангидропроизводного 62 с ИаН3 в безв. Д.ЭА при 1Б0°С в течение Б часов приводит к 1-(3,5-да-0-ббнзоил-2-азэдо-2-дезокси-р-В-ксилофуршозилтимину (95) с выходом 50%.

2. Модификация аглшсона пиримидиновах нуклеозидов

2.1. Окислительное присоединение олефинов к 1,3-диматилурацилу и гафимидановнм нуклэозидам под действием Pd(0Ac)2

В продолжение исследований в области ксилофуранозилпиришдшю-вых. нуклеозидов и с целью расширения круга вводимых в реакции окислительного присоединения олефинов и нуклеозидов мы исследовали взаимодействие алкиловнх эфиров непредельных карбоновых кислот §6-99, дивтилацеталя акрилового альдегида (100) с пиримидиновыш нуклэози-дами в присутствии Pû(0Ac)a. Было установлено, что в ацетонитриле при 20°С или при кипячении происходит окислительное присоединение эфиров непредельных кислот в положение С-б урацильного остатка.

о о

Cïï3VS i^dî^^Si^1

^NV PdUOAo! .IteCN ^ ! reflux 1

101 iH3 . ™3 102-104

R1=H,H2=-(CH2)3C02We (96,102), R1=-(HaC)3C02M9,R2=H (103). П1=Мэ,Н2= -HgCsCHCOgMe (97,104). R1=M9,R2= -НС--.СНС02СН,СН=С!С1 (97.105)- R1=H, В3=-С0,Ва-изо (99,106).

Гак, взаимодействие метилового эфира гексеновой кислоты S5 и 1,3-диметилуращша (IOI) приводит к двум продуктам - 5-(5-метокси-карбоши-1-пентешл-1 )-1,3-дшэтилурацилу (102) и 5-(5-метоксикар-()0ШИ-1 -пэнтенил-2)-1,3-диметилурацилу (103) с выходами 36 и 1QZ. Метиловый и аллиловый эфира сорбиновой кислоты 97 и 98 с урацилом 101 в этих условиях образуют 5-(4-метоксикарбонил-1-метил-1,3-бу-тадиешш-t)- (104) и Б-С4-пропеноксикарбонил-1-мзтил-1,3-бутадае-шл-1 )-1 ,з-диштилурацил (105) о выходами 25 я Z3%, соответственно. Взаимодействие изобутилового афира акриловой кислоты (99) с соединением 101 дает 5-(2-кзобутилоксикарбонилэтвнил~1)-1,3-диштклура-цнл (104). Ацеталь акролеина (100) с 1,3-диметилурацилом (101) реагирует при 20°С и образует ненасыщенный альдегид 109 с выходом 80%.

Нуклеозид Е> с втилакрилатом на реагирует. Однако, деблокированный нуклеозид П в 8тих условиях дает 1 - ( р-О-ксилофуранозил ) -б-(2~8ТОксшсарбошигатенил-1 )урацил (ПО) с выходом 40S.

о о

I II AoEt I II ®

СНд 20°С. SOX СНЭ

О 0 0

2.2. Синтез хсилофуранозидов фурано12,з-й]шримидин-2-онов под действием Pd/G и галогвшдов меда(1)

Наш изучена гетерофааная реакция взаимодействия 5-галогеннук-лвоаадов о ацетиленами в присутствии 10Яг-ного Ра/С. При использовании этой каталитической системы применительно к 5-галогеннуклеози-дам было установлено, что продуктами реакции являются 3-ксилофу-раяозадн 6-замевднных фураноГ2,3-й]шримидин-2-ояов. Исключение

тркфенилфосфяна из каталитической системы но влияет на выход продуктов, что вероятно, обусловлено лигандообразувдими свойствами растворителя.

Так, нагревание 5-галогеннуклеозидов 7,9,32 и 34 с фенилацети-леном (ИЗ) в присутствии 10£-шго Pd/C, Cul в смеси триэтиламан/ ацетонитрил приводит к соответствующим 3-(2-0-ацетил-3,5-ди-0-б0К-зсил- (Щ) и 3-(3,5-да-0-бензоил-р-0-кс11лофура1юз1и1)-6-фонилфур£1-ноС2,3-с1]пиримдин-2-онач (П5). В отличие от иодидов 9, 34 для бромпроизводпых 7 и 32 требуется более длительное нагревание и ш-ход целевых продуктов значительно нике (15-2015).

Нузслеозиды 9 и 34 с 1-децшом Щ6) в этих условиях дают 3-(2-0-ацетил-3,5-ди-0-бензоил-р-0-ксшюфуранозш1)-6-окт,ил- (117) и ■ 3- (3, В-ди-О-бензсил-р-И-ксилофуранозял) -6-октилфуряно 12,3-d ] пири-ьадш-2-он (ИЗ) с выходами 81 и 68%, соответственно.

Пропаргиловпй спирт (П9) с нуклеозвдом 9 реагирует неоднозначно. Продуктами реакции в атом случае являются 3-(3,5-дит0-беч-зо1Ы-р-Б-ксилофураноз!Ы)-6-ац9Гокси?1!ет5мфурано[2,3-(1]пирия1Д1Ш-2-сн (120), 3- (2-0-ацетал-3,5-да-О-бензоил-р-В-ксилофуранозил )-6-гадрок-сшэтапфурано(2,3-й)пйршид!ш-2-оп (121) и 3-(3,5-ди-0-бепзоил-р-В-

ксилофуранозил)-6-гидроккмоталфурано12,3-1]тфимидин-2-он (122). о

о о--

—- НСишС—R3

çf Pi/C.CuI.HeCN.

I^OBZ

в г.0-, „ | е*эн.кипение но-

. 6R1 Ой1

X=I, R1 -Ас ( 9 ), H (34 ). R=Bz, R1 =Ас, R3=Fh ( 114 ), Ke ( СН, ) ? ( 117 ), CI^OH

ï=Br,Ri=Ac(7),H(32). (121), CÎIgOAc (120). R=Bz,RMI,n3=Ph(II5)

Me (CE^ )7 (118), ClIgOlI (122). R=R1=H,R3=Ph (123). Мэ(СН^)7 (124), CHgOH (125) Перемешивание нуилеознда 9 с фенилацетилэном ИЗ в смеси три-этилатлин/ацетонитрил в присутствии Pd/C и Cul при комнатной теше-ратуре в течение длительного времена О 100 часов) показывает только незначительное накопление лшенисцпрущего фуранопиряшдшювого соединения П4. Однако, накопления промежуточного 5-алкинильного производного в этом случав не наблюдается.

Образование фуранопириадщща. 114 при взаимодействии иодпроиз-

¡¡одного 9 с фэнилацетиленом в присутствии Pd/C наблюдается и при использовании вместо иодида мэди(Г) CuBr или CuCl. Выхода соединения П4 при этом не ниже, чем при применении СиI, Замена иодада на бромид или хлорид меда(1) не влияет на продолкительность реакции

Деблокирование соединений: 114.115,117,118.120-122 0,1 н MeONa в Me Oit приводит к соответствующим 3-(р-п-ксилофуранозил)-6-ф9нил-(123), -6-окгил- (124) и -е-гидроксимэтилфурано С2,3-d]гшрмидин-2-онам (125) с высокими выходами.

2.3. Рентгенострукгурше характеристики 1-р-Б-ксилофура-нозилурацила и 2,2'-ангадро-1 -ф-1)-ликсофуранозил-тимина

Методом рентгеноструктурного анализа были определены молекуляр кая и кристаллическая структуры 1-р-Б-ксилофуранозилурацила (II) и 2,2' -ангидро-1 - ( p-D-лкксофуранозил )тишна (56). Установлено, что пиримидкновые кольца в соединениях почти плоские; фуранозные циклы имеют конформацшо С-конверта. Угол между плоскостями этих гетеро-циклов в н^клэозиде П. составляет 102°, в 56 - 120°. Ориентация сопряженных 6- и 5-членных колец в 56 близка к Планерной. Гидрок-сильные группы занимают аксиальное положение и ориентированы в II по разные стороны фуранозного цикла. CHgOH - группы находятся в экваториальном положении* и конфэрмация связи С-0 в последних транс,-гош-типа. В структурах реализуются прочные межмолекулярныэ водородные связи О-Н-'-О (в И,56), W-H"-0 (в П) и 0-Н"-Н (в 56) причем кристаллизационная молекула вода в И является как донором, так и выступает в качестве акцептора аданного типа.

2.4. Результата биологических исследований синтезированных

соединений

Изучена противо-ВИЧ-активность 2'.З'-дидегидро-З'-дезоксити-мидина. ИнгибЩ)ущая активность Д4Т вируса иммунодефицита человека изучалась отделом культивирования и диагностики ретровирусов НПО "Вектор", (г. НовосиСироск,пос. Кольцово (А.Г.Покровский, 0. А.Пля-сунова) на модели первично инфицированных ВИЧ-1 лимфоидних клеток МГ-4. Установлено, что исследованный препарат эффективно ингибирует репродукцию ВИЧ-1 в культуре клеток в концентрациях от 0,1 до 10 мкг/мл. Ваяно отметить, что исследованный препарат m оказывает на культуру клеток токсического действия в изученных концентрациях. Концентрация Д4Т, вызыващая- 50%-ное вдгибирование репродукции ВИЧ

в плетках (IDB0), составила 0,33 |iM.

В отделении по изучению инфекционных заболеваний Уфимского НИИ глазных болезней были исследованы пиримидиновые нунлеозиды: 1-(р-В-нсллофурснозил)урацил' (Н), -5-иодурацил (15), -5-фторуряцлл (14), -6-аэаурацил (16), -Б-бромурчцил (13), -Б-Отоксгасарбонллзт-* -нил)урацил (ПО),2,!3,-ангидро-1-(р-П-ликсофуранозил)Т1шин (56), -П--фторурацил (63), 1-(а-Б-арабинофураноэил)урацил (34), 2',3'-анги-дро-(1-р-К-л1п«со®уранозш1)урацил (43), -5-фгорурацил (45), 3-p-D-ксилофуранозил-6-окс1шетилфурано[2,3-й)пиримиднн-2-он (125), 3-(р-П-ксилофуранозил)-6-метилурацил (26). Установлено, что максимально переносимая доза их для культуры фибропластов эмбрионов человека составляет от 100 до Б000 мкг/мл. Ингибирущим действием на репродукцию вируса простого герпеса данные вещества не обладают.

ВЫВОДИ

1.Проведены систематические исследовыания по синтезу 1-p-D-ксилофу-ранозилпиримидкновых нуклеозидов. Изучены возшкности модификации углеводного фрагмента и агликоновой части.

2.Предложены удобные способы получения 2',3'-ангидро-1-р-В-ликсофу-ранозилурацилов из 1-(2-0-толуолсулъфощ1л-3,5-ди-0-бензоил-р-Б-ксилофуранооил- и 1-(2-дезокси-2-хлор-з,Б-ди-0-бензоил-р-П-ксило-фуранозил)пиримидинов с выходами 60- 70%.

3.Впервые установлено образование 2',3'-дидезокси-2',3'-дидегидропроизводных тимидина и уридина при взаимодействии 1-(2-0-толуол-сульфонил-3,5-ди-0-бензоил-р-Ю-ксилофуранозил)тгояп1а и урацила с йодистым натрием. Предложен механизм образования этих продуктов.

4.Разработаны технологичные способы получения 3'-дезокси-2',3'-ди-дегидротимидша (Д4Т) и З'-дезокси-З'-азидотимндана (АЗТ) на основе D-ксилозы и доступного отечественного сырья и материалов.

Б.Впервые обнаружено необычное направление реакции Б-Подпири-мидиновых нуклеозидов с алкинами под действием гетерогенного катализатора Pd/C, где с высокими выходами получены З-р-О-ксилофу-ранозил-6-алнилфурано [2,3-d ] пиримидип-2-ош.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях

I.Г.А.Толстиков, А.Г.Ыустафин, Р.Р.Гатауллин, Л.В.Спирихин, B.C. Султанова, И.Б.Абдрахманов. Окислительное присоединение вфиров непредельных кислот к 1,3-даметилурацилу и пиримидиновым нуклео-звдам. // Йзв. АН. Сер. ХИЫ.-1992.-ИО 7.-C.161S- 1618.

З.Г.А.Голсгаков, А.Г.Ыустафин, Р.Р.Гатауллин, Л.В.Спирихин, И.Б.Абдрахманов. Новый тип взаимодействия б-йодпиримидинов с алкинами. // Изв. АН. Сер. xhm.-1992.-No 6.-С.1449-1450.

3.Р.Р.Гатауллин, А.Г.Мустафин. Синтез производных урацила в p-D-арабинофуранозилурацила в присутствии ацетата палладия. // Тезисы докладов конференции.молодых ученых.-Уфа,1988.-с.11.

4.Р.Р.Гатауллин, А.Г.Мустафин. Взаимодействие Б-галоген-(2,3,4,6-те треацв ток си-р-Б-глюкопирано зил) уридина о вфирами ненасыщенных кислот. // Тезисы докладов Восьмой конференции молодых ученых -химиков. - Иркутск,1990.-с.71.

Б.А.Г.Ыуотафин, Р.Р.Гатауллин, И.Б.Абдрахманов, Г.А.Толстиков. Синтез 5-замещенных урацилов и пиримидиновых нуклеозидов. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Применение металлокомплексного катализа в органическом синтезе".- Уфа,1989.-с.36.

6.Р.Р.Гатауллин. Синтез 2' ,3'-дадезокси-р-1)-г^ичвропент-2-енофура-нозилтимина, урацила и 5-фгорурвцила - высокоактивных противо-ВИЧ соединений. //Тезисы докладов 102 научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Башкирского Государственного сельскохозяйственного университета. - Уфа, 1993. - с. 38.

Соискатель "

' Гатауллнн Р. Р,

ГП «Принт» Зак. №/(5 Тираж ЮО экз.