Синтез и биологические свойства конъюгатов полиэдрических гидридов бора с нуклеозидами, страница 2

По теме диссертационной работы опубликовано 11научных работ (в том числе: 4 статьи в научных журналах, рекомендованныхВАК, 7 тезисов в сборниках докладов научных конференций).Гранты и программы. Диссертационное исследование выполнено прифинансовой поддержке Президиума Российской академии наук (ПрограммаП-8); Российского Фонда Фундаментальных Исследований (Гранты № 09-0300504, 11-03-00746 и 12-03-31146); Фонда развития малых предприятий внаучно-технической сфере «УМНИК» №0002237.Структура работы. Диссертация состоит из введения, литературногообзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и спискацитируемой литературы, включающего 108 источников.

Работа изложена на152 страницах, содержит 86 схем, 10 рисунков и 4 таблицы.72. Литературный обзор2.1. ВведениеРост числа и распространенность вирусных и онкологическихзаболеванийстимулируетпоискновыхспособовпрофилактикииинтенсивной терапии. В связи с этим синтезируется большое количествоновых биологически активных веществ, обладающих антивирусными ипротивоопухолевыми свойствами. Среди потенциальных веществ подобногорода в настоящее время большое внимание уделяется нуклеозидам и иханалогам, поскольку они играют важную роль в различных биологическихпроцессах.4Нуклеозидыявляютсяосновныминизкомолекулянымисоставляющими рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислот(ДНК).

В настоящее время известно 8 канонических нуклеозидов (рисунок 1).Рисунок 1: Канонические нуклеозиды.На их основе созданы и внедрены в практику такие препараты, какацикловир, ганцикловир, азидотимидин и др. При включении такихнуклеозидоввцепьДНКпредполагаетсяпрекращениедальнейшейэлонгации цепи праймера.Следует отметить, что поиск эффективных противовирусных ипротивоопухолевых препаратов предполагает модификацию структурынуклеозида.

Борсодержащие нуклеозиды являются весьма интересноймодификацией этих природных соединений. К настоящему моменту8синтезированобольшоеколичествопроизводныхподобноготипа.5,6Например, изначально борсодержащие нуклеозиды рассматривались вкачестве потенциальных агентов для БНЗТ рака,7 однако в последнее времяэти соединения находят ряд других применений, а именно в качествеантивирусных препаратов, антисмысловых РНК-агентов, молекулярныхпробдлядиагностикигенетическихзаболеваний,липофильныхфармакофоров, электрохимических и ИК-меток.8Поэтому в настоящем обзоре рассмотрены подходы к синтезуборсодержащих нуклеозидов и их производных, модифицированных как погетероциклическому основанию, так и по сахарному остатку.

В основномприведены борсодержащие нуклеозиды, модифицированные одним атомомбора (комплексы с BH3, борные кислоты, эфиры бороновой кислоты, и т. д.),содержащие карбораны (о-, м-, и п- карбораны), металлокарбораны (бис(1,2дикарболлид)кобальта и железа), a также клозо-додекаборат.2.2. Бороновые кислоты и их аналогиБороновые кислоты являются важным классом соединений, которыечасто используются в синтетической, биологической и медицинской химии.9В связи с этим был синтезирован широкий спектр нуклеозидов, содержащихB(OH)2-группу как по основанию, так и по сахарному остатку.2.2.1. Модификации по пуриновому и пиримидиновому основаниюПервыйборсодержащийнуклеозид5-(дигидроксиборил)-2’-дезоксиуридин (DBDU) 1 был получен как потенциальный агент для БНЗТрака.10Это соединение былогидроксильныегруппысинтезировано посахарногоостаткаследующейсхеме:5-бромдезоксиуридиназащищались триметилхлорсиланом. Взаимодействие защищенного аддукта сн-бутиллитием привело к дилитиевому производному, обработка которого«Антисмысловые РНК (англ.

AntisenseRNA) – это одноцепочечные РНК, которые комплементарны мРНК,транскрибируемой в клетке. Антисмысловые РНК вводят в клетки для ингибирования трансляциикомплементарных мРНК за счет того, что антисмысловые РНК спариваются с мРНК-мишенью и физическипрепятствуют формированию трансляционного комплекса.» (Википедия)9три-н-бутилборатом с последующим кислотным гидролизом дала целевой 5(дигидроксиборил)-2’-дезоксиуридин (DBDU) 1 (схема 1).Схема 1i: HMDS, триметилхлорсилан; ii: BuLi, TГФ, HMPT; iii: B(OBu)3/CH3OH, HCl.Однако, соединение 1 было получено с невысоким выходом, и онооказалосьнеустойчивымиз-затого,чтоВ(ОН)2-группасвязанассильноакцепторным пиримидиновым кольцом нуклеозида. Поэтому ЯмамотопредложилдругойнуклеозидовпоподходреакциибромфенилбороновойПервоначальноксинтезуНаСтилле.11кислотыосуществляласьдигидроксиборилсодержащихбылопервомсинтезированозащитаэтапеиз4-соединение2.В(OH)2-группыисходногосоединения N-метилдиэтаноламином.

Обработка полученного аддукта нбутиллитиемвТГФпри-78ºСспоследующимдобавлениемтрибутилоловохлорида привела к промежуточному полупродукту с выходом53%, смешивание которого с 2,2-диметилпропан-1,3-диолом в ТГФ далосоединению 2 с 96% выходом (схема 2).Схема 2i: N-метилдиэтаноламин; ii: н-бутиллитий, ТГФ, трибутилоловохлорид;iii: 2,2-диметилпропан-1,3-диол,ТГФ.Далее были проведены катализируемые палладием реакции кросссочетания по Стилле борсодержащего оловоорганического соединения 2 сзащищенными5-бромдезокситимидиноми2-йод-6-метосигуанозином.Последующее снятие защитных трет-бутилдиметилсилильной и 2,210диметил-пропан-1,3-диольной групп привело к целевым водорастворимымнуклеозидам, несущим В(ОН)2-группу 3 и 4 (схема 3). Строениепалладиевого катализатора сильно влияет на выходы целевых продуктов.Было показано, что наилучшие результаты могут быть достигнуты прииспользовании (PPh3)2PdCl2.

Проведение реакции в менее полярномрастворителе при более высокой температуре также позволило увеличитьвыходы целевых продуктов. Было изучено влияние защитных групп вмолекуле сахара. Использование ацетамида и метоксиметильной группы, атакже проведение реакции в отсутствии защитных группировок давалонизкие выходы целевых продуктов.

По-видимому, это связано с наличиеммногочисленных атомов кислорода, которые «отравляют» катализатор, в товремя как стерически затрудненная диметил-трет-бутилсилильная группапредотвращаетвозможностькоординацииатомовкислородаскатализатором.Схема 3i: Pd, 2; ii: F-, H+.Так, надлежащий выбор катализатора, защитных групп для сахарногоостаткануклеозидабифункциональныеидляB(OH)2-группыорганометаллическиепозволиликомпонентымногофункциональными нуклеозидными производными.11соединитьс2.2.2.

Модификации по сахарному остаткуСледует отметить, что известны также модифицированные посахарному остатку нуклеозиды, которые содержат один атом бора.Например, 2’,3’-О-фенилборонаты аденозина 5, уридина 6, инозина 7 ицитидина 8 были синтезированы из соответствующих нуклеозидов ифенилборонойфенилбороновыекислотыПолученные(PBA).12эфирынуклеозидовустойчивыеявляются2’,3’-O-промежуточнымисоединениями в синтезе 5’-O-производных нуклеозидов. Таким образом, привзаимодействииаденозин-2’,3’-O-фенилборонатасульфонилхлоридом исследователи получилисп-толил-полностью защищенныйнуклеозид 9, реакция которого с пропан-1,3-диолом привела к 5’-Oтозиладенозину 10. 5’-Тритиладенозин 11 был синтезирован действиемтрифенилхлорметана на соединение 5 c последующей обработкой воднымпиридином.

Известно, что бороновые эфиры легко гидролизуются в воде:спектрофотометрические измерения количества образующейся в этомпроцессе фенилбороновой кислоты показали, что их гидролиз при рН 6-5 былполностью завершен в течение 10-15 мин.Схема 4i: (С6Н5)3ССl; ii: C5H5N; iii: TosCl; iv: HO(CH2)3OH.Былиполученытакжеидругиеборонатыэфиров.Синтезосуществлялся конденсацией бороновых кислот 12-15 с этиленгликолем собразованием боронатов 16-19, соответственно (схема 5).1312Схема 5i: бензол, 60°С, 30 мин.Полученные боронаты 16-18, в отличие от соединения 19, хорошорастворяются в хлороформе.

Возможно, это связано с цвиттер-ионнымхарактером бороната 19. Конденсация бороновых кислот 12 и 15 саденозином 20 привела к 2’,3’-боронатам 21 и 22 (схема 6).Схема 6i: диоксан, кипячение, 2 ч.В работе14 проведен синтез аналога бороновых кислот 30 из 5’-Oдиметокситритилтимидина (5’-O-DMTr-T) в семь стадий с общим выходом в31% (схема 7). На первом этапе из 5’-O-DMTr-T 23 и диметил-третбутилхлорсилана в присутствии имидазола получено 3’-О-диметил-третбутилсилильное производное 24. После удаления 5’-O-диметокситритильнойгруппывкислыхбутилсилилтимидинусловиях25.былПоследующеевыделенокисление3’-О-диметил-трет5’-гидроксигруппысоединения 25 по основной методике окисления первичных спиртов в ДМСО13в присутствии дихлоргексилкарбодиимида (окисление по Моффату) далоальдегидное производное 26.

Наличие альдегидной группы было доказанореакциейБестмана-Охирасиспользованиемдиметил-1-диазо-2-оксопропилфосфоната. Образовавшийся в ходе реакции алкин 27 былколичественновосстановленкаталитическимгидрированиемдосоответствующего терминального алкена 28. Гидроборирование соединения28 диизопинокамфенилбораном и последующее окисление ацетальдегидомпривели к 3’-О-TBDMS бороновой кислоте 29. Удаление силильной защитыв кислых условиях дало целевой борсодержащий нуклеотидный аналог 30.Схема 7i: TBDMSCl, имидазол, пиридин, 20ºС; ii: BSA 10%, CH2Cl2/MeOH: 7/3, -20ºC, 76%; iii:DCC, ДМСО, дихлоруксусная кислота, 20°С, (б) Щавелевая кислота, 0°С, 78%; iv:диметил-1-диазо-2-оксопропилфосфонат, К2СО3, MeOH, 20ºС, 76%; v: Н2, катализаторЛиндлара 15%, MeOH, 20ºС, 99%; vi: (а) диизопинокамфенилборан, ТГФ, 20°С, (б)ацетальдегид, 20°С, (в) 0,1M НСl, 72%; vii: 3M HCl, 20°С, 98%.Дезоксицитидинбороновая кислота (dCbn) 35 была синтезирована из2’-дезоксицитидина-5’-аля 31 по схеме 8.15 Обработка альдегидной группыдиметил-1-диазо-2-оксопропилфосфонатом привела к образованию алкина32,которыйбылколичественновосстановленкаталитическимгидрированием в метаноле до терминального алкена 33 с 90% выходом.Гидроборирование33диизопинокамфенилбораном14ипоследующееокислительное деалкилирование ацетальдегидом привели к 3’-О-TBDMSбороновой кислоте 34.

Десилирование соединения 34 4М НСl при комнатнойтемпературе дало соответствующий 2’-дезоксицитидин 35 с 38,4% выходом.Схема 8i: диметил-1-диазо-2-оксопропилфософонат, К2СО3, MeOH, 20ºС, 92%; ii: Н2, катализаторЛиндлара 15%, MeOН, 20ºС, 99%; iii: (а) диизопинокамфенилборан, ТГФ, 20ºС; (б) DCC,ДМСО, дихлоруксуснаякислота, 20ºС, (в) ацетальдегид, 20ºС, 43%; iv: 4М НСl, 20ºС, 99%.Эта же группа исследователей по описанной выше методикесинтезировала dGbn 40. Однако, когда 5’-карбоальдегид 36 реагировал сдиметил-1-диазо-2-оксопропилфосфонатом в присутствии карбоната калия вметаноле, одновременно с реакцией образования тройной связи протекалареакция удаления N4-изобутильной группы. В ходе этого синтеза былполучен алкин 37 с 95% выходом.