WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Особенности строения минорных природных полиеновых кислот и оксилипинов потребовали разработки новых универсальных схем их синтеза. Основные задачи химического синтеза ациклических полиненасыщенных соединений заданной структуры, в том числе изотопно-меченых, представлены на рис. 1.

Рис. 1. 1 – стереоселективное введение (R)-гидрокси- или метокси-группы в положение 3; 2 – создание системы метиленразделенных цис-двойных связей с использованием водорода или трития; 3 – изменение количества двойных связей n = 1, 2, 3; 4 – введение гидроксигруппы в положение -3; 5 – получение жирных кислот и их аналогов, отвечающих 3 или 6 природной структуре; 6 – введение гидроксильной группы в -положение.

К настоящему времени имеется достаточное количество публикаций, посвященных синтезу гидроксилированных метаболитов арахидоновой кислоты. Так как в природных объектах найдены производные жирных кислот с различной конфигурацией центров асимметрии, подходы к их синтезу должны являться регио- и стереоспецифичными. Основной структурной особенностью природных эйкозаноидов этого класса является наличие системы метиленразделенных Z,Z- (ЕЕТ, НЕТЕ, 18/20-гидрокси-АК) или сопряженных E,Z-двойных связей (DiНЕТЕ). Существует три основных подхода к химическому синтезу ациклических производных ПНЖК. Первый способ («биомиметический») основывается на модификации природных эйкозаноидов, что требует выделения труднодоступных исходных соединений (Manna et al., 1983). Другим более общим и широко используемым способом получения является конденсация по Виттигу, с помощью которой были синтезированы 16-, 17- и 18-гидроксиэйкозатетраеновые кислоты (Heckman et al., 1996). Однако этот метод не дает возможности получения кратно-меченных изотопами аналогов оксилипинов, а также достаточной энантиомерной чистоты синтезируемых продуктов. В нашей лаборатории предложен третий метод создания цис-двойных связей при синтезе эйкозаноидов и родственных соединений, основанный на стереонаправленном восстановлении ацетиленовых предшественников ПНЖК (Иванов и др., 1995), который получил развитие в настоящей работе благодаря применению новых хиральных и бифункциональных ключевых синтонов и позволил получить кратно-меченные тритием оксилипины (схема 1). По данной методологии ключевая реакция кросс-сочетания сопровождается образованием высокореакционноспособных медных комплексов [RCCCuX]-M+ терминальных ацетиленов без их предварительного металлирования и пропаргильных иодидов in situ, что позволяет проводить конденсации с высокими выходами (75-89%) в достаточно мягких условиях, а также применять в качестве пропаргильных компонентов тозилаты и галогениды. Также синтетическое исследование решало задачу расширения границ метода для создания функционализированных полиненасыщенных структур.

Схема 1

Для получения ациклических дигидроксиполиеновых кислот из монофункционализированных ПНЖК в данной работе были применены методы ферментативного синтеза, широко используемые в настоящее время для получения различных метаболитов длинноцепных полиненасыщенных жирных кислот.

1.1. Полный химический синтез 3-гидроксиполиеновых кислот и их аналогов

Ранее был осуществлен химический синтез 3(R)-HETE, основанный на трансформации 5,6-эпокси-АК (Bhatt et al., 1998). Однако этот метод не позволяет получать 3-гидроксипроизводные меченных или короткоцепных жирных кислот. Нами была разработана новая схема химического синтеза 3-гидроксиполиеновых соединений, основанная на полиацетиленовой стратегии, и получены оптически активные 3(R)-гидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновая (3(R)-HETE, ) (схема 2А) и 3(R)-гидрокси-(5Z,8Z)-тетрадекадиеновая (3(R)-HTDE, 14) кислоты (схема 2Б) природной структуры. В качестве исходного материала для получения ключевого хирального синтона 5 был выбран (R)-(-)-эпихлоргидрин (1), оксирановый цикл которого был раскрыт реакцией с этинилтриметилсилилбораном, образующимся из этинилтриметилсилана 2 под действием BuLi в присутствии эфирата трехфтористого бора (Yamaguchi et al., 1983). В результате удаления TMS защиты с ацетиленовой группы был получен хлоралкинол 3.

Схема 2

А

Б

Замещение хлора на цианогруппу давало цианид 4, омыление и последующее метилирование которого приводило к соединению 5. В соответствии с разработанной нами стратегией получение полиацетиленовых предшественников 3(R)-гидроксикислот 7 и 12 проводили с использованием кросс-сочетания оптически активного гидроксилсодержащего ацетиленового соединения – метил-3(R)-гидрокси-5-гексиноата (5) и пропаргильных бромидов: 1-бром-тетрадека-2,5,8-триина (6) или 1-бром-2-октина (11) с последующим гидрированием на катализаторе Линдлара и омылением метиловых эфиров 8 и 13. Синтезированные полиеновые соединения 8 и 13 были дополнительно очищены при помощи препаративной ВЭЖХ на обращенной фазе. Метоксильный аналог 3(R)-НЕТЕ (9б) был получен действием иодистого метила на полиен 8 в присутствии гидрида натрия с последующим щелочным омылением. Кратномеченный тритием аналог 3(R)-НЕТЕ – [5,6,8,9,11,12,14,15-3H]-3(R)-гидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновая кислота (10) со специфической молярной радиоактивностью 1.65 Ки/ммоль была получена при использовании в процессе гидрирования полиинового предшественника 7 газовой смеси тритий/водород, содержащей 1% трития*, с последующим омылением (схема 2А). В ходе синтеза не наблюдалось рацемизации по С-3 положению, что было подтверждено анализом продуктов 9а, 9б, 14 при помощи ВЭЖХ на хиральной фазе. С целью оптимизации условий проведения ключевых реакций предварительно нами был получен рацемат 3(R/S)-HETE (9с) на основе rac-эпихлоргидрина.

* Получение меченных тритием 3-гидроксиполиеновых кислот проводили под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории изотопно-модифицированных физиологически активных веществ Института молекулярной генетики РАН д.х.н. Шевченко В.П.

1.2. Способ ферментативного получения 3(R),15(S)-дигидрокси-(5Z,8Z,11Z,13E)-эйкозатетраеновой кислоты (15а)

Для получения дигидроксипроизводных жирных кислот нами был разработан метод ферментативного синтеза 3,15-DiHETE (15а) с применением индивидуального препарата соевой 15-LOX-1 и 3(R)-HETE (9а) в качестве субстрата (схема 3). Концентрация субстрата () была увеличена в 1.5 раза, а концентрация фермента – в 2 раза по сравнению с проводимыми ранее экспериментами по липоксигеназному окислению арахидоновой кислоты (Ivanov et al., 1998), так как 3-гидроксиарахидоновая кислота является худшим субстратом для липоксигеназы. Продукт ферментативной реакции 15а был выделен после очистки с применением ВЭЖХ на обращенной фазе с выходом 34% (образование сопряженного диена фиксировали при 234 нм). Для дополнительного подтверждения энантиомерной чистоты 3,15-DiHETE был получен метиловый эфир (15б), подобраны условия проведения анализа этого соединения с применением ВЭЖХ на хиральной фазе: элюирование раствором гексан/этанол (10% об. этанола) давало одиночный пик (Rt =31.36 мин) с оптической чистотой более 96%. Структура соединения была подтверждена GC-MS анализом TMS-производного продукта 15б, согласно которому были идентифицированы ионные фрагменты (m/z): 175 [+CH(OTMS)CH2COOCH3], 173 [+CH(OTMS)(CH2)4CH3], а также молекулярный ион с m/z 479 [M+-15].

Схема 3

1.3. Химический синтез 18(R/S)-гидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновой кислоты (26), 3(R),18(R/S)-дигидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновой кислоты (29) и ее меченного тритием аналога (31)

Были разработаны новые универсальные подходы к химическому синтезу 18-гидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновой кислоты (18-НЕТЕ, 26) (схема 4), 3(R),18(R/S)-дигидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновой кислоты (3,18-DiHETE, 29) и ее кратно меченного тритием аналога 31 (схема 5) с использованием ацетиленовой стратегии. Получение рацематов 26 и 29 является приемлемым, так как разделение оптических изомеров возможно с помощью ВЭЖХ на хиральной фазе. В качестве исходного компонента при синтезе 18-НЕТЕ был выбран rac-1-хлор-3-пентанол (16), который превращали в иодид 17 по стандартной методике. Алкилирование этинилтриметилсилана 2 с использованием иодида 17 и BuLi в THF/HMPA приводило к образованию триметилсилильного производного гептинола 18. Кросс-сочетание бифункционального пропаргильного фрагмента 20 с бензоилированным производным 19 давало метиленразделенный трииновый спирт 21 с выходом 74%. Замена ОН-группы в соединении 21 на Br и кросс-сочетание бромида 22 с терминальным ацетиленовым производным 23 позволили получить тетраацетиленовый предшественник 24, последующее гидрирование которого на катализаторе Линдлара, а затем одновременное удаление бензоильной и метильной защитных групп в условиях щелочного гидролиза привели к 18(R/S)-гидроксиэйкозатетраеновой кислоте 26 (схема 4).

Схема 4

Синтез 3(R),18(R/S)-дигидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновой кислоты (29) и ее меченного тритием аналога 31 осуществлен исходя из одного тетраацетиленового предшественника 27, полученного реакцией кросс-сочетания метил-3(R)-гидрокси-гексиноата (5) и rac-3-бензоилокси-14-бромтетрадека-6,9,12-триина (22) в присутствии иодида меди (I). Стереоспецифическое гидрирование тройных связей соединения 27 на катализаторе Линдлара при соотношении долей катализатора и субстрата 2:1 по массе с последующей очисткой восстановленного продукта при помощи ВЭЖХ на обращенной фазе приводило к бензоил-замещенному тетраеноату 28 с выходом 64%. [5,6,8,9,11,12,14,15-3H]-3(R),18(R/S)-Дигидрокси-(5Z,8Z,11Z,14Z)-эйкозатетраеновая кислота (31) со специфической молярной радиоактивностью 1.7 Ки/ммоль была получена гидрированием соединения 27 в смеси водород/тритий (99:1), аналогично получению меченой 3(R)-НЕТЕ (10), с последующим удалением защитных групп.

Схема 5

Рацемат 29 был разделен на оптические изомеры с применением ВЭЖХ на хиральной фазе, индивидуальные R,R- и R,S-изомеры выделены с оптической чистотой более 97%. Как видно из рис. 2, разница во временах удерживания двух диастереомеров невелика. Однако данный метод позволяет получать количества оптически чистой DiHETE, достаточные для проведения биохимических исследований.

Рис. 2. ВЭЖХ метилового эфира 3(R),18(R/S)-DiHETE на хиральной фазе Chiral Pack AD (DAICEL, Франция), подвижная фаза: гексан/этанол (10% об. этанола), 210 нм.

1.4. Синтез -гидроксильных производных линолевой и -линоленовой кислот

Нa основе полиацетиленовых предшественников была разработана универсальная схема получения 18-гидроксипроизводных природных полиненасыщенных жирных кислот: 18-гидрокси-(9Z,12Z,15Z)-октадекатриеновой кислоты (18-HOTrE, 39) и 18-гидрокси-(9Z,12Z)-октадекадиеновой кислоты (18-HODE, 40) (схема 6).

Схема 6

Полиацетиленовые предшественники 37 и 38 были получены с использованием реакции кросс-сочетания единого для двух полиненасыщенных кислот пропаргильного фрагмента 35 с 3,6-гептадиин-1-олом (34) и 6-гептин-1-олом (36), соответственно. 3,6-Гептадиин-1-ол (34), в свою очередь, получали с применением реакции кросс-сочетания 3-бутин-1-ола (32) и 1-тозилокси-3-триметилсилил-2-пропина (33) с последующим удалением триметилсилильной защиты. Каталитическое гидрирование метиловых эфиров полиацетиленовых кислот 37 и 38 на катализаторе Линдлара в присутствии хинолина и их последующее омыление приводило к образованию полиненасыщенных жирных кислот 39 и 40, соответственно (схема 6).

Структура всех полученных соединений была охарактеризована и подтверждена данными 1Н-, 13С-ЯМР-спектров, масс-спектров и элементного анализа.

Таким образом, была разработана синтетическая стратегия получения природных 3- и 18-гидроксилипинов, дигидроксиполиеновых кислот и их кратно-меченных тритием аналогов. Схемы синтеза позволяют получать ациклические производные жирных кислот с различной длиной цепи, варьировать функциональные заместители, количество и положение двойных связей путем подбора синтетических блоков с заданными структурными характеристиками. Оптимизация условий выделения оксилипинов, в том числе оптически активных, с помощью ВЭЖХ позволила получить эти соединения в препаративных количествах для использования в биологических исследованиях.

2. Изучение ферментативной трансформации, метаболизма 3- и 18-гидроксилипинов и их влияния на передачу сигналов в клетках млекопитающих*

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»