БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Том 20 * № 1 * 1994
УДК 577.113.3:547.854.4'455.562.057
© 1994 М. В. Ясько, Н. А, Новиков *, Н. Б. Тарусова
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИНТЕЗА 5-О-ФОСФОНОМЕТИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ НУКЛЕОЗИДОВ И ИХ АНАЛОГОВ
Институт молекулярной биологии им, В. А. Энгельгардта РАН, Москва;
*НИИ синтетических и натуральных душистых веществ, Москва
Ключевые слова: нуклеозиды, нуклеотиды, аналоги.
В результате алкилирования натриевых производных нуклеозидов пиримидинового и пуринового рядов и их аналогов /г-толуолсуль-фонилоксиметилфосфоновой кислотой или ее моноэтиловым эфиром получены соответствующие 5' - О - ф о с ф он о м е т и л ь н ы е производные. Алкилирование предложенными реагентами позволяет провести синтез фосфонометильных производных достаточно селективно по 5'-0~, алифатическому гидроксилу. При использовании я-толуолсуль-фонилоксиметилфосфоновой кислоты показана возможность одностадийного синтеза 5'-0-фосфонометильных производных ну кле-озидов.
Способность ряда О-фосфонометильных производных аналогов нуклеозидов подавлять репродукцию вирусов стимулировала интерес исследователей к синтезу и изучению антивирусных свойств большого числа соединений такого рода [ 1, 2]. О-Фосфонометильные производные нуклеозидов, рассматриваемые как аналоги фосфатов нуклеозидов, и их полифосфорилированные формы, моделирующие структуры нуклеозид-5'-трифосфатов, представляют интерес также для исследования механизмов подавления репродукции вирусов. Эти соединения, содержащие не гидролизуемую ферментами связь между углеводным фрагментом нуклеозидов и фосфорсодержащими остатками, могут использоваться для изучения ферментов репродукции вирусов и ферментов метаболизма клеток, катализирующих превращение нуклеозидов, их фосфатов и олигофосфатов в процессе биосинтеза нуклеиновых кислот.
Синтез З'-О-фосфонометильных производных нуклеозидов обычно осуществляется по методу, разработанному А. Холи [ 2], заключающемуся во взаимодействии соединения, содержащего спиртовый гидроксил (нуклеозида или аналога), защищенного по основанию в случае пуриновых производных, с диэфиром ге-толуолсульфонилоксиметилфосфоновой кислоты в присутствии гидрида натрия. Условия такого синтеза, включая саму конденсацию и последующие стадии деблокирования, ограничивают возможности метода по отношению к соединениям, нестабильным в условиях гидролиза, например к пуриновым нукле-озидам 2'-дезокси- и 2',3'-дидезоксиряда.
В недавно опубликованной работе [ 3] показано, что перспективным дл« получения О-фосфонометильных производных нуклеозидов может быть использо-
Схема 1
О , • О
и (CH3),StBr и
/KH3C6H4S03CH2P(0C2H5)2 —^ я-СН3С6Н4503СНгР-0С2Н5
+ 0Н (D
О
» ч
л-СН3С6Н^03СН2Р(0Н)г
(Л)
Схема 2
О
1)Ш,2)(1} и
R-OH --——C2Hs0— Р-СН20—R
DMF н»
(Ш), (Л), (Y) (Ш), (Ш), (Л)
(CH3)5SlBr
г
О
II
(ho)2p-ch2o-r R-OH W W
(ш), №) а), (ш)
I 1)№,2)(Л) _}
DMF ггт?г/ DMSO
R в соединениях: yj^ д^е
N 0 О
N3 v
/К сн3 сн3
Cua Ade
вание диэтилового эфира трифторметансульфонилоксиметклфосфоновой кислоты.
В процессе работы по синтезу различных 5'-фосфорных производных нук-леозидов и их аналогов, в том числе и 5.'-р-фосфонометильных производных, были выявлены возможности упрощения процедуры синтеза этих производных и при этом повышения селективности реакции фосфонометилирования. Одна из возможностей достижения избирательности алкилирования — синтез 5'-0-фосфонометильных производных 2'-дезоксинуклеозидов, в котором используется внутримолекулярная реакция З'-О-иодметилфосфонатз с 5'-гидроксилом в арйсутствии основания [4 ]. Нами были исследованы также возможности
3* 51
алкилирования нуклеозидов с использованием NaH гс-толуолсуль-фонилоксиметилфосфоновой кислотой с частично этерифицированной (I) или полностью не защищенной фосфонильной группой ( II) (полученных по схеме 1). В качестве модельных нуклеозидов были использованы З'-азидо-З'-дезокситимидин (Ш),5'-0-фосфонометилыюе производное которого было синтезировано ранее [ 1, 5], 2',3'-0-изопропилиденаденозин ( IV), ациклогуанозин ( V) и 2',3/-дидезоксиаде -нозин ( VI) (схема 2). В случае З'-азидо-З'-дезокситимидина (III) суммарный выход фосфонометильного производного (IX) превышает выход того же соединения, полученного по методике [ 1] (соответственно 25и 14%).
Предлагаемый способ синтеза удобен тем, что образующиеся при реакции с соединениями (I) и (II) продукты (VII)—(XII), содержащие заряженную фосфо-нильную группу, существенно отличаются от соответствующих исходных нуклеозидов ( III) —( VI) по хроматографической подвижности. Это позволяет легко контролировать ход реакции, а также выделять вещества из реакционной массы при помощи ионообменной хроматографии.
В качестве растворителя для реакций использовался DMF. В случае соединений с низкой растворимостью в DMF допустимо использование DMSO ( показано на примере реакции фосфоновой кислоты ( II) и нуклеозида ( IV) ).
Реакции с участием реагентов ( I) и ( II) протекали быстрее, чем соответствующие реакции с использованием полностью этерифицированной п-толуолсуль-фонилоксиметилфосфоновой кислоты. В случае соединения (III) не отмечалось образование примесей продукта, алкилированного по 3-N основания, в то время как при проведении синтеза по методу А. Холи такого рода примеси обнаружены [ 1], а для пуриновых производных обязательна защита основания [ 6]. При фосфо-нометилировании адениновых нуклеозидов ( IV) и ( VI) не отмечено образование значительных количеств продуктов алкилирования основания, особенно при использовании моноэфира (I) и DMF в качестве растворителя. Это существенно расширяет возможности синтеза О-фосфонометильных производных нуклеозидов и их аналогов, в частности производных аденина. Синтез с использованием ациклогуанозина (V) показывает, что и для гуаниновых производных использование реагента ( I) также дает достаточно удовлетворительные результаты.
Эффект увеличения избирательности реакции может быть связан с влиянием анионного кислорода при фосфоре, способного изменять электронную плотность на метиленовой группе.
Структура синтезированных соединений подтверждена данными ЯМР- и масс-спектрометрии. УФ-спектры полученных соединений не отличались от соответствующих спектров исходных нуклеозидов (данные не приводятся). 'Н-ЯМР-спект-ры соединений ( X),( XII) содержали характерные дублеты с/CH^P 8,5 Гц, 31Р-ЯМР-
спектры соединений (X), (XII) представляли собой триплеты с той же константой, в 13С-ЯМР-спектрах этих соединений наблюдались дублеты с р) 155—157 (б 72,7 и 69,2 м. д.), что коррелирует с данными [ 1, 6]. Характеристики производного ( IX) совпадают с данными для образца, синтезированного ранее [ 5]. Гомогенность полученных соединений контролировалась с помощью ТСХ на силикагеле, а также на основании данных ЯМР-спектрометрии.
Экспериментальная часть
Диэтиловый эфир и-толуолсульфонилоксиметилфосфоновой кислоты был получен по методике [ 6]. Использовались DEAE-целлюлоза DE-32 фирмы Whatman (в НСО^ -форме), UChroprep RP-18 (25—40 мкм, Merck), триметилбромсилан и 80% суспензия NaH в минеральном масле фирмы Fluka.
'Н-ЯМР-спектры сняты на приборе Varían XL-100-I5 (США) с рабочей частотой 100 МГц (внутренний стандарт — трет-бутанол), 13С-ЯМР-спектры (62,89 МГц, с подавлением расщепления на протонатх, внутренний стандарт — 1,4-диоксан) и 31Р-ЯМР-спектры ( 101,27 МГц, без подавления расщепления на прото-
нах, внешний стандарт — 85% фосфорная кислота) сняты на приборе Bruker WM-250 (США), во всех случаях в качестве растворителя использовалась D2G. FAB-Масс-спектрометрия выполнена на спектрометре Kratos MS 50ТС (СШ/:). образцы смешивались с глицерином.
Моноэтиловый эфир п-толуолсулъфонилоксиметилфосфоновой кислоты (I) и п-толуолсульфонилоксиметилфосфоновая кислота (II). К 645 мг (2 ммоль) диэтилового эфира и-толуолсульфонилоксиметилфосфоновой кислоты прибавляли при 5°С 0,4 мл (3 ммоль) триметилбромсилана. Через 12 ч раствор упаривали, переупаривали с толуолом (2ХЮ мл), остаток растворяли в 10 мл 5% водного аммиака, упаривали, растворяли в 200 мл воды и наносили на колонку с DE-32 (4X20 см), промывали 300 мл воды, элюировали в линейном градиенте концентрации гидрокарбоната аммония (0-+■ 0,15 М). УФ-поглоща-ющие фракции упаривали и соупаривали с водой и спиртом. Выход 441 мг (75%) (I) и 42 мг (8%) (II). 'Н-ЯМР-спектр (D20; fi, м. д., J, Гц), (I): 7,77 д (2Н, / 8, о-СН, Аг), 7,41д (2Н, aí-CH, Аг), 4,05д (2Н, /CH?P 9, СН2Р), 3,74 дкв (2Н,
/ 7, СН,СНЧ), 2,42с (ЗН, Ме-Ar), 1,14т (ЗН, J 7, СН2СНз); (II): 7,76д (2Н, J 8, о-СН, Аг), 7,31д (2Н, л«-СН, Аг), 3,99д (2Н,/сн р 9, СН2Р), 2,34 с (ЗН, Ме-Ar). Масс-
спектр, m/z: (М + 1) 295 (I); 267 (II).
Реакция моноэфира п-толуолсульфонилокс.иметилфосфоновой кислоты (Г) с нуклеозидами и аналогами нуклеозидов. Соупаривали 0,5 ммоль нуклеозида (III)—(V) с абсолютным DMF( ЗХЮ мл), растворяли в 10 мл DMF и прибавляли 3—4 ммоль NaH, интенсивно перемешивали взвесь 40 мин, затем добавляли 1,5 ммоль фосфоната (I) (предварительно переупаренного с 3 ммоль трибутиламина и 10 мл DMF) в виде раствора в 5 мл DMF. Реакционную массу перемешивали при 20°С 4—5 ч, приливали 8 ммоль уксусной кислоты, разбавляли водой до объема 100 мл и наносили на колонку с DE-32, Колонку промывали водой до исчезновения УФ-поглощения элюата; элюцию проводили раствором NH4HC03 как описано выше. Выход составил ( %): 41 (VII), 37 (VIII) и 22( XI). 'Н-ЯМР-спектр (VII): 7,58кв (1Н,/65_Ме 1, Н-6), 6,15т (ГН, 2, 6,5, Н-1'), 4,44м (1Н, Н-3'),4,1м(1Н, Н-4')Д93 дкв (2Н, / 7, СН2СН3), 3,8м (2Н, Н-5'),3,76д(2Н,/СН2р 8,5, СН2Р), 2,46м (2Н, Н-2'), 1,93д (ЗН, 5-Ме), 1,26т (ЗН, / 7, СН2СН,); (VIII): 8,32с (1Н, Н-8), 8,14с (1Н, Н-2), 6,17д(1Н,/,, 2, 2,5, Н-1/),5,37м( 1Н,Н-2/),5,16м( 1Н,Н-3/),4,61м( 1Н,Н-4'),3,91дкв (2Н,/7, CHjCHj), 3,78м (2Н, Н-5'),3,73д(2Н,/сн Р 9, СН2Р), 1,76си 1,54с(6Н, Ме), 1,26т (ЗН, / 7, СН,СН,); (XI): 8,04с (1Н, Н-8), 5,5с (2Н, Н-1'), 3,91дкв (2Н, J 7, СН,СН„), 3,78м (4Н, Н-З', Н-47), 3,68д (2Н, /СНгр 8,5, СН2Р), 1,26т (ЗН, J 7, СН,СН,). 31Р-ЯМР-спектр(D20; б, м. д., /, Гц), (VII): 18,1м, ^8,5; (VIII): 18,2м /Р сн? 8,5; (XI): 18,1м,/р с„2 8,5.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.