Синтез пентациклических стероидов с дополнительным карбоциклом в 15,16-положениях тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ нш ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ШШ тот Н.Д.ЗЕЛШСК0Г0

На правах рукописи УДК 542.91:647.92

ГАЛАХОВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА.

СИНТЕЗ ПЕНТАЦШШЧЕОКИХ СТЕРОИДОВ О ДОПСШШТЕДЬШМ КАРБОЦИКЛОМ В 15,16-ПОЛОЖИПШХ

02.0а.03-органич9ская химия

Автореферат диссертации на соискание ученой отепэнп кандидата химических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Института органической химии имени Н.Д.Зелинакого РАН

Научный руководитель: доктор химических наук, . проф. А.В.Камарницкнй доктор химических наук, вед.н.с. И.О.Левина Официальные оппоненты: член-корр. РАН И.В.Торгов

доктор химических наук, проф. О.И.Завьялов Ведущее предприятие: Центр химии лекарственных средств -ВНИХФИ им.О.Орджоникидзе

Защита диссертации соотоится " " __ 1993 года в

_часов на заседании специализированного совета HQ02.62.Q2

по присуждении степени кандидата химических наук в Институте органической хямии им.Н.Д.Зелинского РАН, 117913, Ыосква, Ленинский проспект, 47.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОХ РАН. Автореферат разсолан " "__ 1993 года.

Учений секретарь специализированного совета, доктор химических наук

Н.Я.Григорьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Хорошо известно, что стероиды осуществ-!яют свои гормональные функция чероз связывание со специфическими елковнми рецепторами. Эффективность такого связывания опродо-яется двумя составляющими - полярной, ответственной за образована водородных связей активных центров стероидной молекулы, и ядрофобной, зависящей от формы гидрофобной поверхности стероид-ого скелета и ее соответствия молекуле рецептора.

На основании многочислошшх исследований было показано, что идрофобное взаимодействие играет серьезную роль в стероид-ецепторном связывании. Дакч нобольшие модификации стероидного колота, не затрвгиввпцие полярных центров, могут, в зависимости т места и конфигурации гидрофобных (алкильннх) заместителей, уве-ичить, либо, наоборот, резко уменьшить возможность образования тероид-рецепторного комплекса и, следовательно, биологическое ействие. Поэтоцу остается актуальной задача структурной модаЗи-ации природных стероидных гормонов путем введения п их молекулу ополнительных гидрофобных (алкильннх) заместителей, что позволяет олучать соединения с повнтшнной гормональной активности) я узким пектром действия.

Одним из направлений такой модификации соединений ряда прег-ана является введение в молекулу прогестерона алкильннх и цякло-лкилышх заместителей в области 17-центра.

В лаборатория химии стероидов и терпвноидов ИиХ ям.Н.Д.Зелия-кого РАН создан новый клвсс высока активных прогестагенов - прег-а-П'-пентаранов (1йа,17а-циклоалканопрогестеронов), комплексное соледование которых показало, что введение в I6а,17а-голожепия элекулм прогестерона циклоалкильных заместителей приводят к рез-эму возрастанию связывания с рецептором прогестерона и высокой рогестагенной активности. Также было высказано предположение о аличш в примыкащей области рецептора достаточно большого "корана", где имэпт место гидрофобные взаимодействия.

В связи со сказанным, представлялось интересным исследовать этой точки врения эффект введения циклоалкильных заместителей в элвкулу прогестерона по другим центрам кольца Б.

Принимая во внимание необходимую для сохранения (Экологической активности р-конфигурацию 17-вцетильной боковой цепи, ясно, что такими должны быть аналоги прегна-1'-пентаранов, содержащие дополнительный карбоцикл в 15,16-полоиешях, где можно было о кидать образования как а-, твк и р-ориентированного кольца Б*.

Цель роботы. Данная работа является часты) систематических исследований по синтезу и изучении свойств Б'-пентаранов и посвящена получению андростано- и а страно-1)' -пентаранов, содержащих дополнительный карбоцикл в 15,16-полокениях, а также разработке методов синтеза 15р,1бр-мешпенпрогествронв - первого представителя прогна-Б* -пентаранов с ^-ориентированным дополнительным карбо-циклом Б', изучению его пространственного строения и биологической активности.

Научная новизна. Впервые осуществлен синтез и проведено систематическое исследование пространственного строения и биологического действия 1Бр,1бр-метиленпрогвстерона, не содержащего дополнительных полярных заместителей по сравнению с нативным гормоном.

Впервые получены и ^-циклоалканопентараны андростано-вого и встранового рядов с дополнительным циклом в 15,16-полоке-ниях.

Впервые осуществлена реакция Виттига под высоким давлением по стерически затрудненной 17-кврбонильной груше." . ч

Установлено, что пространственное влияние' 15р,16р-метиле-нового заместителя на конфорыационную подвижность Г/р-ацетильной боковой цепи резко отличается от таковой для 1бр-метильного заместителя.

Предложен новый подход к рассмотрению внергетшш вращения 17р-ацетильной боковой цепи прегнановых стероидов, связывающий возможность поворота 20-кврбонильной группы с,ее соотношением с ангулярной 18-мегильной группой.

практическая значимость. Изучение пространственного отроения а биологической активности 1бр,1бр-метиленпрогестврона позволяет рааширить предпосылки для выявления зависимости "структура- функ-та".

Полученные эстрано- и андростано-Б^-пенгараны могут представлять интерес как промежуточные продукты в синтезе циклогвксано-замещенных аналогов половик гормонов эстрогенов и вндрогенов.

Апробация работы и публикации. Отдельные части работы были тредстаплены на X Конференции по изопреноидам (ЧССР, 1Э83г) и на П Международной конференции по органическому синтезу (ИШАК) (Москва, 1986г). Основное содержание работы изложено в И публикациях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, эбзора литературы, посвященного методам синтеза стероидов, конденсированных с циклопропановым фрагментом в положениях 15,16, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части, выводов и зпискв литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 9 рисунков, список литературы включает [60 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Д15-17-0ксостероиды в реакциях 12+41 и Г2+Э)~цгаш>-присоединения

В качестве основного метода построения О'-пентаранов, содер-сащих дополнительный карбоцикл И' в 15,16-положениях стероидной юлекулы, было выбрано циклоприсоединение соответствующего углево-юродного фрагмента по активированной 15,16-двойной связи А15-■17-кетонов. С этой целью исследовалась реакционная способность щетата зр-гидроксиандроста-5,15-диен-17-она 1 и метилового эфира 5-дегидроэстрона 2 в реакциях 12+41 и 12+31-циклоприсоединения. [ро веде на срав!Штельное изучение конденсации бутв-1,3-диенов о зонами 1 и 2 как диенофилами (реакция Дильса-Альдера) с аналогич-[ыми реакциями, описанными в ряду А' б-20-оксопрегаэнов, а также :зучено присоединение диязометена к енону 1 и атилдиазоэцетата к нону 1 и к ацетату 16-дегидропрегненолон1 2К

1.1 Синтез исходных сопряжении кетонов - ацетата зр-гидрокси-вЦ1фоста-Б,15-диен-17-она X и метилового вфнра 15-дегидро^ встроив 2

Исходный сопряженный кетон 1 получен модифицированным методе Диервсси из прошшдвннодоступного ацетата дагидроэпнандростерша в шесть стадий по схеме I.

66

6ГЪ

Л>

Схема I

Вг iii.lv

КеО

МеО

Реагента » 1 - И0(СН2)г0Н, НО(ОЕ1;)3,р-ТвОН; 11 - О^ШВГд, ТГФ;

Ка1, ЫаН803; 111 - КОН-МеОН; 1у - г-ВиОК, ВШО, 40°; у - Н+, Н20; VI - Ас20, Ру

Аналогичным оОразом, исходя из метилового в^нра естрона 7 синтезирован метиловый вфир 16-дегидроэстрона 2 (схема I).

1.3. 15, Хо-Цямогепс-З'-аиоандрсстапы п 1Б,16-цш1Яогеко--З'-епоострош (О^-пептврвпы пндроотанового п оот-рансшого радон)

Возможность вовлечения енона 1 в реакция Дильса-Альдера была изучена в олучае бута-1,3-давна п 2,3-диметялбута-1,3-диэна (слона 2). Известно, что в ряду простых циклопент-2-еп-1-онов эта реакция протекает только в достаточно жестких условиях. Поэтому были использованы два варианта ускорения реакции Дильса-Лльдера : катализ кислотами Льетса и применение высокого дввления.

Охема 2

1

О

О

О

О : Н - И 9 : Н - Не

10 : Н - Н

11 : И - На

О

12 : Н - Н

13 : И - Не

14

Реагенты « 1 - СН2-(НЫе)-0(Ме)=ОН2, А1013, СН201г, 20°;

11 - ОН2=С(Н)-0(Н)=СН2, 14 кбар,СНг01г, 80 ? 111 - МеСШа- НеОН; Асг0-Ру

Конденсация енона 1 с 2,3-диметилбута-1,3-диенам в присутствии 0,1-1 моль-экв различных кислот Льшса (А1Вг3, ВР3• Et20.

Ме30ВР4 и Et30BP4) приводила к значительному разрушению исходного сопряженного кетона 1; по-видимому, это, в определенной степени, связано с известным фактом легкой деконьюгацш А15-17-кетонов в условиях катализа кислотами Льшса. Положительные результаты дало применение эквиыольного количества безв. А1013. В результате, с выходом 28% был выделен единственный 15р,1бр-циклоаддукт Ц.

Как и следовало отдать, форсирование данного бимолекулярного процесса высоким давлением сделало его препаративным. Так, при выдерживании исходных компонентов при 14 кбар и 80° (6ч) образуется с выходом ЧЪ% смесь диастереомерных циклоаддуктов 9 и Ц в соотношении 2:1 (схема 2). О менее реакционноспособным бута-1,3-диеном реакция протекает хуже, давая с выходом 50Ж смесь 8 и 10 с тем же соотношением изомеров.

Третичный центр О16 циклоаддуктов 8 и 9, расположенный в а-полокении к 17-кетогруппе, претерпевает катвлизируемую сильными основаниями апимеризациш. Действительно, при кипячении о MeONa в МеОН аддукты 8 и 9, после реацетшшрования, полностью превращаются в апимеры VZ, 13 (схема 2). В тех же условиях циклоадцукты 10, Ц не впимеризуются в соединения 14.

Аналогичная конденсация метилового эфира 15-дегидро8строна 2 • с 2,3-диметил0ута-1,3-диеном при 14 кбар и 80° (6ч) привела с общим выходом 50$ к смеси диастереомерных циклоаддуктов Ц и !§ в соотношении 6:1 (схема 3).

4

Схема 3

О

О

О

Реагенты s 1 - CH2-0(Me)-0(Me)-CHz, 14 кбар, 0Н2С12, 80°, бч

Попытки осуществить диеновую конденсацию 2 в условиях катали-зп кислотами Льиса (А1013, BF3-Et20 ) в данном случае оказались полностью безрезультатными, происходило лишь осмоление реакционной смеси.

Строоппо циклоаддуктов 8_- 13, 15, 16 доказано совокупностью дашшх физико-химического анализа. Так, стереохимия циклоаддуктов щщростанового ряда 8, 9, Ц и 13 предложена на основе спектров кругового дихроизма (КД), согласно которым (W* 297, Де +0,88 для 8, Адаах 297, Де +0,77 для 9, Ы 300, Де +4,61 для 11 п Лшаз 302, As +3,09 для 13) циклоаддуктн 8, 9 являются 16а,16а-изоморамя (циклогекс-З'-ен в отрицательном октанте, для 1- Хтах 297, Де +3,46), а циклоадцуга* П - 15р,1бр-изомвром {циклогекс-З'-еп в по-логштельном октанте). Для 13 можно допустить предпочтительной твист-кояформацию, т. есть транс-1Ба,1бр-сочлвнешга. Данные спектров ГОЛ5 согласуются со стереохимическими отнесениями.

Окончательное доказательство стереохимии углеводородных колец D' андростано- и встропо-В^-пентаранов (8 -1.3, [5 я 1.6) сделано но основании спектров ЯМР13С этих соединений, подробно обсуждаемых в диссертации. Для цикловдцуктов 9_ и 1.1 конфигурация подтверждена рентгеноструктурным анализом (PCA)t'

Таким образом, изучение диеновой конденсации двух стероидных 1Б-дэгидро-17-кетонов I и 2 как диенофилов о бута-1,3-диономи показало, что в обоих случаях реакция протекает нестереоизбиратель-но, реализуются оба возможных подхода диена к стероидной молекуле о образованием диастереомерннх 15а, 16а- и 1Бр,1бр-циклоаддуктов в отличив от строгой стереонаправленности аналогичной реакции в ряду 16-дегидро-20-оксост9роидов, где стареоспэцифнчно образуются только 16а,17а-циклоаддукты. Полученные результаты отличны и от известных данных о предпочтительном р-подходе реагента при присоединении нуклеофилов по Д,5-связи Д1В-17-оксостероидов.

Циклоприсоединение диенов к енонам 1 и 2 проходит с преимущественным образованием а,а-изомеров, однако о увеличением давления возрастает доля р,р-изомеров: при 10 кбар соотношение 9: Ц

ы 6:1, при 14 кбар оно изменяется до rJ 2:1.

*)

РОЛ выполнен в Институте кристаллографии им.А.В.Щубникова РАН

- а -

Данные по впикеризации свидетельствуй1 о том, что циклопри-соэдинение является кинетически контролируем; процессом, а 1Ба,1бр-впимэры 12, 13 - тершдшшмЕческима продуктами.

Полученные соединения могут представлять интерес как промежуточные продукты в синтезе циклогексадазамещенных аналогов половых гормонов ветрогонов и андрогенов.

1,3. 16,16-Ццкдодропанозндросташ (Б^-пентарони адроотенового

Вторым примером 15,16-циклоалкавоотероидов, синтезированных в настоящей работа, явились 16,16-нетилвнпроизводные 17-оксо-андростанов, образущиеся в результате [2+3]-циклоприсоадинешя дивзометана и эгалдиазоацетата (ЭДА) к енону 1.

Как и следовало ожидать, взаимодействие 1 с избытком эфирного раствора СН^ (схема 4) при 20° и нормальном давлении (14ч) при-

рода)

Схема 4

О

О

Ас

1

Ас

111

11

О

1у

18 I й » Ас

19 I II - Н

Лагенты 1 1 - 0Н2На, 8ф.( 20°, 14 ч; и - ВР^О, ац.; 111 - Иаа03(0)1, НаН, ШБО; Асг0-Ру; IV - (1-РтО)3А1, 06БШ0

еоло о выходом 90S к продукту цтитоприсоодинония - А'-ПИрПЗОЛПНу 17, каталитическое расщоплонио которого вфиратом ВР3 в ацетоне дало соответствующий 15р,1бр-цнклопропап 1_8, полученный также вст-рзчннм синтезом - реакцией 1 с дшэтилсульфоисонийметилидом, генерированным In situ из Ms3S (0)1 и Hall в DM50, и последующим ацети-лировшшом промежуточного Зр-гидроксициклопропшш 19. Последний превратили далее по Оппенауэру в Дл-3-кетопродукт 20 (схема 4).

В отличие от дипзометано ЭДА не реагирует о 1 в обнчпых условиях (атмосферное давление и t до 150°). Поэтоглу ш предприняли попытки осуществить взаимодействие указанных реагентов в условиях высокого давления, где, по аналогии о реакцией Дильса-Альдэра ко-тона 1 с бута-1,3-даошзми, можно било ояидать обоих диастореомор-:шх 16,16-цшслоаддуктов. Креме того, нельзя было предугадать рэ-гионаправлэшгость данного процесса , а тпк-ю пгаслгчить возмокность образования изомерных Д1-п Дг-гафазолннон, как это наблюдалось п реакции ЭДА о ацетатом дэгидропрапюполона 21 (схема б), из которой первичный лабильный про пш С16а, 17а ]-&' -пирвзолин 22 п устойчивый прептИ6а,17а]-А- -пирпзолин 23 выделены с общим выходом 75% в соотиояэнии 3:2.

Схема^Б

Реагенты г 1 - Н2СНС02Е1;, 14 кбар, 20°

Тем не менее, в результате реакции 1 о 1,5-крвтннм избытком ЭДА в СН2С12 при 14 кбар и 20° (6ч) удалось получить с выходом 60% единственный продукт (З+ЗЗ-циклоприсоодонэния- А'-пиразолинкарбо-новый эфир 24 (схема 6). При этом показано, что А1-пирвзолин 24 не изоме^изуется в содержащий группировку =Н-НН Аг-пирвзолин в раз-

личных условиях (нагревание в органических растворителях, длительное выдерхивание, контакт о сорбентом), тогда как Д1-пиразо~" линкарбоновый вфир 22 при контакте с сорбентом в присутствии кислот и оснований претерпевает прототропный сдвиг двойной связи о образованием изомерного 23.

Схема 6

Реагенты I 1 - ^СНСО^, 14 кСар, 20°; 11 - 220°, -Лг

Строение соединений 22, 23 - 25 доказано совокупностью дагшых ИК-, ПМР- и 130 ЯМР-спектров.

р-Конфигурация дополнительных циклов 0' в 1_8 и 25 и, следовательно, пкразолиновых колец в 17 и 24 приписана на основании данных ПМР-спектров втих соединений о учетом известной для 16,16-метилец-17-оксоандростанов зависимости ХО 'н Ме-18 от ориентации цикпо-пропанового кольца. Значения в 18-СН3 0,96 м.д. для Ц и 1,02 м.д. для 25 попадают в диапазон, характерный для 1&р Дбр-матилашгроиа-водных ('Н 18-СН3 для а,а-изомэров - 1,12 -1,18 и для р,р-изомеров - 0,96 - 1,02 м.д.). Кроме того, пространственно сближенное расположение 18-СИ3-грушш и 02-Н в молекуле 25 показано методом ЯЗО.

Таким образом, 12+33-циклоприсоединение диазометана (I бар) а ЭД4 (14кбар) к Л1Ь-17-оксоандроотану 1 протекает регио- и стерео-шецифично из §-области стероидного скелета, что, вероятно, можно объяснить удаленностью Гв-И^ группы от реакционных центров в мо-

лекуяо 1, п о другой оторопи - ватруднэшюотьв а-подаода реагента вслэдотше I,2-взнпиодействиа 14а-Я и углороддого конца диполя.

II. Синтез и свойства 1Бр,1бр-цат5ишнпрогестеропа

Пути и возмоености синтеза 16,16-циклоалканопрогеотеровов Сила изучены на примера построения 17р-ацатильной боковой цепи исходя из 15р,1бр-метилен-17-оксоавдроатана 19, более доотупнсго, чем какой-либо из полученных изомеров 1Б,16-циклог0Коано-17-квто-иоа.

Интерес к синтезу 16,16-мэтиленпрогеотерона ишнно о р-кон-фзгурацивй дополнительного карбоцихла поддергивался тем, что хотя 1бр-метилзашщонпцй прогестерон полноотьв лишен гестаганной ективности, априорно нельзя было предполояить тога гв для прогестерона о 1Бр,1бр-ыетиленовыи ваиоотителем, существенно отличао-цимся по своей геометрии.

Выбор двухвтагаюго пути синтеза 1Бр,1бр-котиленпрогеатерона -цотилирование Д10-связи ко топа 1_ и паращивание 17р-ацатильной боковой цепи образующегося 1бр,1бр-нэтилеи-17-оксоандроствна 19 обусловлен извеотпой предпочтительностью реакций присоединения в кольце С в прогпановом ряду из а-областа отероидаой молекулы.

О

Стоящая в работе задача требовала получения соединений, на содержащих, по сравнению о прогестероном, полярных груш. Ее решение было найдено о испольвованием конденсации по Виттигу 1Бр,1бр--метилвн-17-окоовндроотана 1_9 о мэтоксинетшшнтрифонилХюофоршюм в качестве ключевой стадии для построения 17р-вцетилыюй боковой цепи в 1.9.Кетой 19 оказался мало ревкцнонноспособен и атой конден-оации в обычных условиях, вшод олефшов 26 , 27 (схема 7) ив пропитал 101. Ускорение {»акции Внттига а случае ватрудиешюго 17-ка-

Реагенты s 1 - MeOCH^Ft^Cl", t-BuQK, ТГФ, 5 кбар, 20°; ii - 7056 НС10Д, вф; Iii - MeMgl, вф-тл, 55°, 1,5ч; Iv -(i-Pro)3А1,С6Н1О0;тл; т - 3,4-дигидро-2Н-пиран,р-ТзОН бзл, 2ч; vi - MeMgl, еф тл 50°,1,5ч; vil -РДО, СНгС12, 48ч; Tili - 15% HCl, EtOH, Зч

+

тона 19 осуществлено взаимодействием последнего, !ieOGH2FPH3Gl и t-BuOK в ТГФ при 5 Köap, 20° (5ч), при этом с выходом 70% получена смесь стереоизомерних олефинов 26/27 (схема 7) в соотношении 97:3 (по данным ШР). Преобладающий Z-изомар 26 виделеи в индивидуальном состоянии, его строенио подтверждено спектральными данными.

Конфигурация связи C(I7)=C(2Q) в 26 доказана экспериментом по ЯЭО.

Гидролиз метоксиолефинов 26,27 70% НС104 в эфире привел к альдегиду 2В, строение которого также вытекает из дашшх физико-химического анализа.

Кипячением 28 с MeHgl h среде вфир-толуол при 50° получены с количественным выходом эпимэрныэ диолы 29,30 в соотношении 4:1, которые были выделены в индивидуальном состоянии. Их строение следует из данных ПМР спектров этих соединений.

Окисление спиртов 29,3Q РДО или PCO в СН2012 до желаемого дикетона 31 потребовало значительного времени и сопровождалось сильным осмолешем. Окисление 29,30 по Оппенауэру еквимольным количеством (1-Рго)3А1 приведо о выходом 30% к 15р,1бр-метиленпро-гестерону 31, при атом в качестве второго продукта реакции с выходом 15% выделен монокетон 32. Увеличение количества (1-Рго)3А1 приводило к осмоленив реакционной смеси.

Лучшие результаты достигнуты при последовательном окислении обеих гидроксильных групп в 29,30. Для втой цели зр-гидроксигруппу в 28 защитили, превратив в Зр-тетрагидропиранильное производное 33. Реакция Гриньяра последнего с MeMgl в описанных выше условиях привела к смеси 20-спиртов 34,35 Эту смесь окислили РДО в 20-оксопроизводное 36, сняли защиту Зр-гидроксигруппы и полученный зр-гидрокси-Д5-прегнан 37 окислили в конечный 31 (схема 7). Общий выход на этих превращениях (28 - 33 34,35 - 36 -» 37 - 31) составил 40% против 17%, достигнутых при проведении реакции по схиме (?§ - 29,30 - 31).

Таким образом, исходя из 1Бр,1бр-мвтилен-17-оксоандроствна 19 осуществлен семистадийный синтез D^-пентарана 31 с р-ориентиронан-ным дополнительным карбокальцам^необходимого в последующих биологических исследованиях.

III. Биологические свойства 1Бр,160-и2тяленпрогссторона.

Полярное взаимодействие прогестерона и ого производных о рецепторами обеспечивается образованием водородных связей протонодо-норных центров рецептора о обеими карбонильными группами стероидной молекулы, что требует возможности нахоздения их во взаимно-, фиксированном положении в пространстве.

Необходимое для стероид-рецепторного связывания (СРС) взвимо-. полоЕэние 3- и 20-поляршх центров может быть достигнуто в результате поворота наиболее конформационно подвижной 0 (20)-карбонильной группы вокруг ординарной связи 0(17)-С(20).

Естественно предположить, что стврические препятствия, зат-. рудняицие вращение 17р-ацетильной боковой цепи, в состав которой входит 20-карбоиил, должны сказаться на биологической активности • стероидного гормона.

Действительно, 1бр-мвтшшрогестерон 38, вращение боковой цепи : которого сильно заторможено 1бр-ыэтильным ¡заместителем, полностью лишен биологического действия.

Для синтезированного 1Бр,1бр-метиленпрогестерона 31 априорно нельзя было предположить того же, так как подробное исследование ; 31 методом рентгеноотруктурного анализа (РОА)* выявило существенные отличия в геометрии молекул 31 и 38.

По данным РОА 31 и 38 конформвция 0(20)-карбонильной группы, определяемая торсионными углами т(0(13)-0(17)-0(20)-0(20)) п : т[0(1б)-0(17)-0(20)-0(20)1 (для 31 - -62,5° и 173? для 38 - +19° и -108° соответственно), различна в этих молекулах.

Существенно отличагтоя ыевду собой и положения р-заместите-. лей при 0-16 в 31 и 38.

Трехчленный цикл 0(15)-0(16)-0(22)**^ в 31 является практически правильным трвугольшпкга, енход атома 0(22) из плоскости кольца Б [0(14)-0(15)-0(16)-0(17)1 составляет 1,143 А°, тогда .

' РСА выполнен в Институте фвзики 0.0.РАН канд.физ-мат.наук

А.Д.Васильевым.

**) 0(22)-дополнительный углеродный атом 1бр,1бр-метиленового

звена в 31 пли 1бр-метльной группы в 38.

как 16р-С113 группа в 38 занимает тотраэдрическоо положение о длиной связи С(16)-С(22) равной 1,532 Л°. Отклонение 0(22)-метиленового заместителя относительно соседней 17р-вцетилыюй цепи, характеризущееся торсионным углом т[С(22)-0(16)-0(17)-0(20)], в 31 гораздо значительнее такового для 1бр-СН3- группы в 38. Для 31 зтот угол равен 81,43°, а для 38 составляет всего 27,9? Расстояние 0(18)...0(20), влияющее на конформационную подвижность Соковой цепи и определяемое информацией кольца Б (13р-конверт для 31, и 13р,14а-полукресло для 38) и положением 20-карбонильной группы, в 31 больше и составляет 3,287 А° против 2,95 А° для 38.

Таким образом, данные РСА показывают, что степень стерических затруднений для вращения 17р-ацетильной боковой цепи в 15р,1бр--метиленпрогестероне 31 уменьшается в сравнении с 1бр-метилпро-гестароном 38.

Как было сказано, необходимость одновременного связывания 3-и 20-кислороднцх центров с рецептором требует их фиксированного положения в пространстве.

Для 0(20)-карбонильной группы его обычно рассматривают как определенную конформацию (поворот вокруг связи 0(17)-0(20)], характеризуемую точным значением торсионного угла т[0(16)-0(17)-—0(20)—0(20) ].

Однако, такой подход игнорирует пространственную связь между расположением полярных центров и геометрией гидрофобной поверхности стероида, также играющей серьезную роль в СРО.

На основании изучения соотношения структуры и функции созданного в нашей лаборатории нового класса высоко активных 16а,17а-циклоалканопрогестеронов (прегна-В'-пентаранов) было высказано предположение, что основным переменным параметром, характеризующим положение в пространстве 0(20)-карбонильной группы и зависящим от изменений, вносимых в молекулу размером дополнительного Б'-карбоцикла, является не столько торсионный угол т[0(16)-0(17)—0(20)-0(20)], сколько расстояние (1) между 0(20)-кислородным атомом и 18-метилыюй группой, принимаемой за центр гидрофобного связывания. При втом критерием возможности СРО должна служить способность 0(20)-карбонильной группы занять положение, столь же уделенное от центра 0(18) как в прогестероне.

Для подтверждения этого предположения было предпринято исследование ряда производных прогестерона, содержащих ^-алкильные заместители в ближайшем соседстве о 20-карбонильной группой.

Методом молекулярной механики рассчитанв ' конформационная внергия и знвчения (1) при последовательном изменении угла т для молекул прогестерона 39, 15р-мэтилпрогестерона £0, 15р,1бр-мети-ленпрогестеронв 31_ и 1бр-мвтилпрогестерона 38, в которых последовательно возрастает степень стерических затруднений для вращения 17р-ацетильной группы. Показано, что для всех четырех соединений существует энергетический min при (1)=3,0 А? в то время как min при (1)=ч3,5-3,б А° характерен для первых трех соединений и отсутствует у 38, полностью лишенного биологического действия. Отсюда можно было допустить, что 1Бр,1бр-метиленпрогестерон 31., имеющий одинаковую о прогестероном форму кривой потенциальной анергии (Е), должен обладать биологической нктивностью. Испытания на про-гествгенную активность 31 на крольчихах в тесте трансформации пролиферации эндометрия го Клвубергу-МакФейлу (таблица I) подтвердили эти предположения. Из сопоставления кривых зависимости Е от расстояния (1) для прогестерона 39 и 15р,1бр-метиленпрогестерона 31. вытекает, что min при (1)=3,5 А° у этих соединений энергетически одинаковы.

Таблица I

Гестагенная активность 15р,1бр-метиленпрогестерона 31. и прогестерона 39 в тесте Клауберга-МакФейла.

Соединение Интервал доз ED „„ 50 Относительная

(мг/кг) (мг/кг) активность

0,0125 - 4 0,26 I

31 0,004 - 0,4 0,05 5,2

Расчет проведен в Центре рентгенаструктур. иссл. ООТХ РАН к.х.н. О.В.Линдеманом

**)

Биологические испытания на животных выполнены в Институте акушерства и гинекологии РАМН, Санкт-Петербург.

Тем на менее относительная активность 31 в пять раз превосходит активность прогестерона. В этом случае, по-видимому, проявляется повышение гидрофобное составляющее в ОРО за счет 1Бр,1бр--метиленовой группы. Если это так, то гидрофобный "карман" про-гестеронового рецептора в районе цикла Б расположен не только ь а-области стероидной молекулы, как вто было найдено для 16а,17а--циклоалквнопрогеотеронов, во, в какой-то степени, и в р-области.

вывода

1. Впервые осуществлен синтез н выполнено систематическое исследование пространотввшюго строения в биологического действия 15р,1бр-метиленпрогестерана, не содержащего дополнительных по лярных замеотителеа по сравнении о натишыа гормоном.

2. Впервые получены и цшиюалквяопентарвш ввдроотанового и всграиового рядов о дополнительным циклом 0' в 15,16-поло-жениях.

3. Показано, что реакция Дальсв-Альдера бутв-1,3-даенов ж Д1&-17-оксостероидов в условиях высокого давления протекает нестэреоспвцифично о образованием даастереомерных 1Ба,16а- и 15р,1бр-циклогексенопентвранов, тогда как циклопрнсоеданвшш дивзометвна при нормальной давлении я втацдиазоацетата при 14 кбар к А,5-17-оксоандростану протекает регио- к стереосаеци-фичио ив р-области стероидной молекулы.

4. Осуществлена реакция Виттига под высоким давлением по стера-чески затрудненной 17-карбокильной груша.

Б. Установлено, что пространственное влияние 1бр,1бр-метиленового заместителя на кон&ормвционнуо подвижность 17р-ацэтильной боковой цепи ревко отличается от такового для 1бр-метилыюго ваместителя.

6. Предложен новый подход к рассмотрении энергетики вращения 17р--боковой цепа прегнановых стероидов, связывающий внаргшо, необходимую ддя поворота 20-кар0ошш>вой группы, а ее соотношением о ангулярной 18-метильной группой.

- IB -

7. Обнаружено, что 1Бр,1бр-метилэнпрогестерон, в отличие от 1бр--матилпрогестарона, обладает высокой прогестагенной активностью в тесте Клауберга-МакФейла, превышающей в 5 раз активность наганного гормона.

8. Высказано предположение о наличии гидрофобного "кармана" в прогестероновом рецепторе в положении, соответствующем 15,16-центрам прогестерона также и в р-области стероидной молекулы.

Основные результаты исследований представлены в следущих публикациях :

1. Камврницкий A.B., Гвлахова Т.Н., Левина И.О., Эльянов В.0. Циклоприсоединэние диазоуксусного эфира к ацетату 16-дегид-ропрегненолонв при высоком давлении // Изв.АН СССР. Сер.хим.-1977.-* I0.-0.2374-2375

2. Левина И.О., Нвмерницкий A.B., Мортикова Е.И., Галахова Т.Н. ШиткияВ.М., Эльянов B.C. 1,3-Диполярное присоединение нитроновых офиров и диавоацетата к 16-дегидро-20-кетостероидам под высоким давлением // Тез.докл. на V Советско-Индийском симпозиуме по химии природных соединений.- Ереван. 1978, С.74

3. Камерницкий A.B., Галахова Т.Н., Левина И.О., Павлов В.А., Эльянов B.C. Трвнсформ. стероиды. Сообщ. 126. Синтез и стереохимия изомерных вндроста-Б'-пентарвнов (15,16-циклогекс- 3'--ено-андроотанов) //Изв.АН СССР. Сер.-хим.-1982.-J» 9.-0.2147-2151

4. Лавина И.О., Галахова Т.Н., Нвмерницкий A.B. Синтев 15,16-цвклогексеноандроствнов и встранов // Тез.докл. на X Конференции то изопреноидам.-ЧССР.I983, С.

Б. Квмершщкий A.B., Галахова Т.Н., Левша И.О., Эльянов B.C., Хажэева З.И. Симонов В.И. Трвнсформ. стероиды. Сообщ. 136. Синтез изомерных 15,16-циклогексеноэстра-1,3,5(10)-триен-17-анов и изучение стереонаправленности диеновой конденсации в ряду стероидных 15-дегиДро-17-кетонов //Изв.АН СССР. Сер.хим.-1984.-* 3.-С.665-671 .

Б. Богданов B.C., Черепанова Е.Г., Гвлахова Т.Н., Левина И.О., Камерницкий A.B. Спектры ЯМР130 и стереоизомерюя в рядах вид-

ростана- и эстрано-й'-пентаранов // Изв.АН 000Р. Сэр.хим.-1984.-й 6.-0.1038-1045

7. Квмерницкий A.B., Галахова Т.Н., Левша И.О., Эльянов Б.О. Богданов B.C., Черепанова Б.Г. Траноформ. стероиды. СооОщ. 148. I,3-Циклоприсовдинвиие диазометана и диазоацетата к А3-17-кетоандростану при нормальном и высоком давлении // Изв.АН ССОР. Сер.хим.- 1985.-* 8.-0.1893-1898

8. Левина И.О., Куликова Л.Е., Галахова Т.Н., Эльянов Б.О. Органический синтез при высоких давлениях : реакции (2+41- и С2+31-цикпоприсоединения A1S-I7- и А16-20-катоатароидов // Тез.докл. на VI Международной конференции по органическому синтезу (ИШАК). - Москва. 1986, 0.80

9. Галахова Т.Н., Сташина Г.А., Жулин B.U., Квмерницкий A.B., Левина И.О. Индуцируемое высоким давлением матоксиметилениро-вадае по Виттигу 1Бр,1бр-метиленоаднрост-Б-ен-Зр-ол-17-она // Изв.АН ССОР. Сор.хим.— 1990.-Л 12.-0.2877-2878

10. Галахова Т.Н., Левша И.О.,Квмерницкий A.B., Богданов В.О. Синтез 15р,1бр-метиленопрогвстерона //Изв.РАН. Сер.хим.-1993.-* I.-0.203-207

11. Васильев А.Д., Галахова Т.Н., Левина И.О.,Квмерницкий A.B. Молекулярная и кристаллическая структура 1Бр,1бр-метиленпро-гвстерона //Кристаллография.- 1992.-* 6.-0.I478-I484