Тиосульфатный метод синтеза тиопроизводных пуриновых нуклеозидов и их аналогов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Цалман, Людмила Владимировна

• Цалман, Людмила Владимировна
• кандидат химических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат химических наук Цалман, Людмила Владимировна

Сокращения ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТИОПРОИЗВОДНЫХ ПУРИНОВ И ПУРИННУКЛЕОЗИДОВ (обзор литературных данных)

1. 8-Тиопурины, 8-тиопуриннуклеозиды их производные

1.1. Синтез 8-тиопуринов

1.2. Биологические свойства 8-тиопуринов

1.3. Синтез 8-тиопуриннуклеозидов

1.4. Биологические свойства 8-тиопурин-нуклеозидов и их производных

2. 6-Тиопурины и 6-тиопуриннуклеозиды

2.1. Синтез 6-тиопуринов и 6-тиопурин-нуклеозидов

2.2. Биологические свойства 6-тиопуринов и 6-тиопуриннуклеозидов

2.2.1. 6-Тиопурин и его производные

2.2.2. 6-Тиогуанин и его производные

2.2.3. Другие 6-тиопуриновые производные

3. 2-Тиопурины и 2-тиопуриннуклеозиды

3.1. Синтез 2-тиопуриновых производных

3.2. Биологические свойства 2-тиопуриновых производных

4. 5 -Тио- 5 -дезоксипуриннуклеозиды

4.1. Синтез производных 5 -тио- 5 -дезокси-пуриннуклеозидов

4.2. Биологические свойства производных 5 -тио-5 дезоксипуриннуклеозидов

5. 2' - И 3 -тиопроизводные нуклеозидов и нуклеотидов

5.1. Синтез 2 - и 3 -тиопроизводных нуклеозидов и нуклеотидов

5.2. Биологические свойства 2 - и 3 -тиопроизводных нуклеозидов и нуклеотидов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тиосульфатный метод синтеза тиопроизводных пуриновых нуклеозидов и их аналогов»

4.2. Синтез 5 -тиосульфатов 67

4.3. Синтез 5 -тио-5 -дезоксипуриннуклеозидов 73 i

4.4. Синтез 5 -хлор-5 -дезоксипуриннуклеозидов 73

5. Изучение реакции 2 - и 3 -хлорпроизводных нуклеозидов с тиосульфатом натрия 74

6. Изучение биологических свойств полученных соединений 75

ГЛАВА |Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 80

1. Общие методы 80

2. Синтез 8-тиопуриннуклеозидов 81

3. Синтез 8-тиопуринов 81

4. Синтез 8-бром- и 8-тиопроизводных аденинил-9-метоксиуксусной кислоты, ее эфиров и N-этиламида 84

5. Синтез 8-бром- и 8-тиопроизводных ациклоинозина и ациклогуанозина 88

6. Синтез аденинил-9-метоксиуксусной кислоты, ее эфиров и N-этиламида 90

7. Синтез 6-тиогуанозина и 6-тиогуанина 92

8. Синтез солей Бунте на основе пуринов 95

9. Синтез 5 -дезоксипуриннуклеозид-5'-тиосерных кислот 100 » «

10. Синтез 5-тио-5-дезоксипуриннуклеозидов 104

11. Вспомогательные синтезы 105 ВЫВОДЫ 112 ЛИТЕРАТУРА 113

СОКРАЩЕНИЯ

В работе использованы символы и сокращения структурных компонентов нуклеиновых кислот и их производных в соответствии с рекомендациями Комиссии по номенклатуре Международного Союза чистой и прикладной химии (IUPAC) и Международного Союза биохимиков (IUB), а также следующие обозначения:

Ade -аденин Gua - гуанин Hyp - гипоксантин Хап - ксантин. Ado - аденозин Guo - гуанозин Ino - инозин Хао - ксантозин

AMP - аденозин- 5 - монофосфат АДР - аденозин- 5 - дифосфат 9

АТР - аденозин- 5 - трифосфат сАМР - аденозин- 3,5- циклофосфат

IMP - инозин- 5 - монофосфат

8-Вг Ade - 8-бромаденин

8-Вг Hyp - 8-бромгипоксантин

8-BrGua- 8-бромгуанин

8-S Ade - 8-тиоаденин

8-S Hyp - 8-тиогипоксантин

8-S Gua - 8-тиогуанин

N!-0 Ade - N'-окись аденина

N6-Bz Ade - Ы6-бензоиладенин

N2-Bz Gua - Ы2-бензоилгуанин

Ac - ацетил

Bz - бензоил

Tr-тритил

УФ - ультрафиолетовый

ИК - инфракрасный

ПМР - протонный магнитный резонанс

ТСХ - тонкослойная хроматография

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

SDS - додецилсульфат натрия

ВВЕДЕНИЕ

Тиопроизводные пуриновых нуклеозидов и их аналогов являются перспективным классом биологически активных соединений. Так, 8-тиогуанозин и 8-тиоинозин проявляют сильные иммуномодулирующие свойства, 8-алкилтиоаденозины обладают противовоспалительным действием. 6-Тиопуриновые нуклеозиды и их пуриновые основания широко применяются в медицине для лечения лейкозов и других онкологических заболеваний. Алкил- и арилтиопроизводные пуриновых нуклеозидов интенсивно исследуются в качестве нового класса сердечно-сосудистых препаратов, стимулирующих сердечную деятельность. Показано, что введение алкилтиогруппы в пуриновое кольцо позволяет нуклеозиду лучше связываться с ферментными системами и, таким образом, придает более выраженную избирательность препарату. Такая избирательность во взаимодействии с изоферментами раковой клетки позволяет целенаправленно планировать синтез более селективно действующих противоопухолевых препаратов.

Широко изучаются и уже нашли клиническое применение производные и аналоги 8-аденозилметионина и 8-аденозилгомоцистеина. 5'-Дезокси-5'-алкилтиопроизводные аденозина являются ингибиторами ферментов аденозилгомоцистеингидролазы и аденозилметионинтрансфе-разы, поэтому они исследуются в качестве противовирусных агентов.

Столь широкое использование тиопроизводных пуриновых нуклеозидов побуждает исследователей к поиску новых методов их синтеза, которые были бы эффективными и сравнительно легко технологически реализуемыми. Известные же методы часто отличаются низкой эффективностью, технологической сложностью, токсичностью используемых реагентов и побочных продуктов.

Таким методом может явиться использование тиосульфата натрия для введения тиогруппы в производные нуклеозидов. Реакция галоген-производных пуриновых нуклеозидов с тиосульфатом натрия до наших исследований не была изучена, но в литературе рассмотрено взаимодействие алкил- и аралкилгалогенидов с тиосульфатом натрия, в результате которого образуются алкил- и аралкилтиосульфаты - соли Бунте, превращающиеся при обработке кислотой в алкил- и аралкилтиолаты.

Поэтому цель нашей работы состояла в разработке эффективного, легко технологически реализуемого и экологически чистого метода тио-лирования нуклеозидов, в изучении реакции разных галогенпроизводных пуриновых нуклеозидов и их аналогов с тиосульфатом натрия в водной среде, в идентификации вновь полученных продуктов, в разработке препаративных методов их получения и в изучении их биологической активности.

Практическая ценность нашей работы заключается в том, что впервые разработан эффективный, простой, технологически легко реализуемый и экологически чистый способ тиолирования 8- и 6-галогенпроизводных пуринов, пуриннуклеозидов и их ациклических аналогов из их 8- и 6-галогенопроизводных действием тиосульфата натрия в кипящей воде. Впервые систематически изучена реакция тиолирования различных галогенпроизводных пуриновых нуклеозидов и их ациклических аналогов действием тиосульфата натрия, исследованы условия проведения реакции. Выявлен оптимальный катализатор процесса тиолирования 8-бромпуриннуклеозидов - хлорид алюминия. Разработаны препаративные методы синтеза 8- и 6-тиопроизводных пуринов, пуриннуклеозидов и их ациклических аналогов.

Изучено взаимодействие 2-бромэтилпуринов и 2-бромэтил-8-бромпуринов с тиосульфатом натрия в кипящей воде и влияние присутствия катализатора на ход реакции. В результате впервые синтезированы 2-(пуринил)этилтиосульфаты и их 8-бром- и 8-тиопроизводные, из которых действием щелочи получены соответствующие дитиолаты. Ди(8-бромаденинил-9,9'-этил)дитиолат показал выраженную противоопухолевую активность, сравнимую с активностью известного противолейкозно-го препарата 6-тиогуанина.

Впервые изучена реакция тиолирования 2'-, 3'- и 5'-хлор- 2'-, 3'- и 5'-дезоксипуриннуклеозидов кипящим водным раствором тиосульфата натрия и установлена зависимость строения получающегося продукта от природы исходного нуклеозида и концентрации реагентов. В результате впервые получены 5'-дезоксипуриннуклеозид- 5'-тиосульфаты и их 8-бром- и 8-тиопроизводные. Действие тиосульфата натрия на 2'- и 3'-хлорпроизводных дезоксипуриннуклеозидов не приводило к изменению исходных соединений.

Впервые синтезирован ациклический аналог известного сердечнососудистого лекарственного средства N-этиламида аденозин-5'-карбоновой кислоты (NECA) - N-этиламид аденинил-9-метоксиуксусной кислоты, а также его 8-бром- и 8-тиопроизводные. Проведены исследования биологической активности синтезированных соединений. Ациклические аналоги NECA показали существенное преимущество по отношению к NECA по повышению выживаемости животных в экстремальных условиях. Способ их синтеза и результаты исследования их биологической активности защищены авторским свидетельством.

В процессе изучения реакции тиолирования пуринов, пуриновых нуклеозидов и их ациклических аналогов и разработки препаративных методов их получения впервые были синтезированы и идентифицированы 45 неизвестных ранее химических соединений.

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Цалман, Людмила Владимировна

Впервые разработан эффективный, простой, технологически легко реализуемый и экологически чистый способ тиолирования 8- и 6-

галогенпроизводных пуринов, пуриннуклеозидов и их ацикличе ских аналогов из их 8- и 6-галогенопроизводных действием тио сульфата натрия в кипящей воде. Выявлен оптимальный катализа тор процесса - хлорид алюминия. Разработаны препаративные ме тоды синтеза 8- и 6-тиопроизводных пуринов, пуриннуклеозидов и их ациклических аналогов.Изучено взаимодействие 2-бромэтилпуринов и 2-бромэтил-8-

бромпуринов с тиосульфатом натрия в кипящей воде и влияние присутствия катализатора на ход реакции. В результате впервые синтезированы 2-(пуринил)этилтиосульфаты и их 8-бром- и 8-

тиопроизводные, из которых получены соответствующие дитиола ты. Ди(8-бромаденинил-9,9'-этил)дитиолат показал выраженную противоопухолевую активность, сравнимую с активностью извест ного противолейкозного препарата 6-тиогуанина.Впервые изучена реакция тиолирования 2'-, 3'- и 5'-хлор- 2'-, 3'- и

5'-дезоксипуриннуклеозидов кипящим водным раствором тиосуль фата натрия и установлена зависимость строения получающегося продукта от природы исходного нуклеозида и концентрации реа гентов. В результате впервые получены 5'-дезоксипуриннуклеозид 5'-тиосульфаты и их 8-бром- и 8-тиопроизводные.Впервые синтезирован ациклический аналог известного сердечно сосудистого лекарственного средства N-этиламида аденозин-5'-

карбоновой кислоты (NECA) - ---К-этиламид аденинил-9-

метоксиуксусной кислоты, а также его 8-бром- и 8-

тиопроизводные. Ациклические аналоги NECA показали сущест венное преимущество по отношению к NECA по повышению вы живаемости животных в экстремальных условиях. Способ их син теза и результаты исследования их биологической активности за щищены авторским свидетельством.В процессе изучения реакции тиолирования пуринов, пуриновых нуклеозидов и их ациклических аналогов и разработки препаратив ных методов их получения впервые были синтезированы и иденти фицированы 45 неизвестных ранее химических соединений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Цалман, Людмила Владимировна, 2004 год

1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 6-ТИОПУРИНОВ И 6-ТИОПУРИННУКЛЕОЗИДОВ22.1 6-ТИОПУРИН И ЕГО ПРОИЗВОДНЫЕ

2. Тиопурины получают также достройкой имидазольного кольца в 2-тио-4,5-диаминопиримидинах действием мочевины, формамида 127, 237. (схема 5).СИНТЕЗ 2-ТИОПУРИНОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ НА ОСНОВЕ ИМИДАЗОЛА