СИНТЕЗ 11-[(2-ПИРИДИЛ)АМИНО]- И 11-[(9-АНТРАЦЕНИЛКАРБОНИЛ)-АМИНО]УНДЕЦИЛФОСФАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АКЦЕПТОРНЫХ СВОЙСТВ В ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ, КАТАЛИЗИРУЕМОЙ ГАЛАКТОЗИЛФОСФОТРАНСФЕРАЗАМИ ИЗ КЛЕТОК SALMONELLA

БАЛАГУРОВА Н. М.; ВЕСЕЛОВСКИЙ В. В.; ВИННИКОВА А. Н.; ДАНИЛОВ Л. Л.; ДРУЖИНИНА Т. Н.; КАЛИНЧУК Н. А.; ТОРГОВ В. И.; УТКИНА Н. С.

УДК 547.914.4118.057

СИНТЕЗ 11-[(2-ПИРИДИЛ)АМИНО]-И 11-[(9-АНТРАЦЕНИЛКАРБОНИЛ)-АМИНО]УНДЕЦИЛФОСФАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АКЦЕПТОРНЫХ СВОЙСТВ В ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ, КАТАЛИЗИРУЕМОЙ ГАЛАКТОЗИЛФОСФОТРАНСФЕРАЗАМИ ИЗ КЛЕТОК SALMONELLA

ФГБУНИнститут органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Москва, Ленинский пр., 47 Поступила в редакцию 23.07.2013 г. Принята к печати 4.09.2013 г.

Синтезированы производные ундецилфосфата, содержащие новые флуоресцентные метки: 11-[(2-пиридил)амино]ундецилфосфат и 11-[(9-антраценилкарбонил)амино]-ундецилфосфат. Показана способность этих соединений служить субстратом-акцептором остатка галактозилфосфата в ферментативной реакции, катализируемой галактозилфосфотрансферазами препаратов мембран из клеток Salmonella anatum или S. newport.

Ключевые слова: 11-[(2-пиридил)амино]ундецилфосфат, 11-[(9-антраценилкарбонил)амино]ундецил-фосфат, галактозилфосфотрансфераза, биосинтез О-антигена, Salmonella anatum, Salmonella newport.

DOI: 10.7868/S0132342314010035

ВВЕДЕНИЕ

Ранее было показано, что при исследовании биохимических реакций с участием гликозил-трансфераз E. coli природный субстрат-акцептор (ундекапренилдифосфат-2-ацетамидо-2-дезокси-a-^D-глюкопираноза) может быть заменен синтетическим производным неизопреноидного строения, содержащим вместо ундекапренильного радикала феноксиундецильную группу [1]. Наличие феноксигруппы позволяло детектировать содержащие ее соединения по специфическому УФ-поглощению (^max = 260 — 280 нм) при исследовании ферментативных реакций сборки О-ан-тигенных полисахаридов. Были изучены биохимические реакции роста олигосахаридной цепи, минуя стадию инициации — переноса остатка соответствующего гликозилфосфата на 11-фе-ноксиундецилфосфат. Нами был разработан простой метод синтеза 11-феноксиундецилфос-фата и впервые продемонстрирована возможность его применения в качестве субстрата-ак-

Сокращения: DBU — 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен; DHP — 3,4-дихидро-2Н-пиран; РСС — хлорхромат пири-диния; PPTS — n-толуолсульфонат пиридиния; Thp — 2-тетрагидропиранил. # Автор для связи (тел.: +7 (499) 137-75-70, эл. почта: utkinans @yahoo.com).

цептора бактериальных гликозилфосфотранс-фераз [2, 3]. Затем были синтезированы 11-феноксиундецилдифосфатсахара (в том числе не описанные в литературе) и использованы в биохимических реакциях сборки повторяющихся звеньев О-антигенов Salmonella и Escherichia coli, катализируемых соответствующими гликозил-фосфотрансферазами и гликозилтрансферазами [4, 5]. С целью повышения чувствительности детектирования неизопреноидных субстратов мы осуществили синтез первых представителей производных этого ряда, содержащих флуоресцентную метку при ю-углеродном атоме алкильного радикала: 11- [(9-антраценил)метокси]ундецил-фосфата и Р1-{11-[(9-антраценил)метокси]уиде-цил)-Р2-(а-.0-галактопиранозил)дифосфата [6]. Была продемонстрирована способность первого соединения служить субстратом-акцептором остатка галактозилфосфата, а второго — остатка маннозы в ферментативных реакциях, катализируемых соответственно галактозилфосфотрансферазой и ман-нозилтрансферазой препарата мембран из клеток S. newport. Нами также были синтезированы содержащие флуоресцентную метку производные ун-децилдифосфат-2-ацетамидо-2-дезоксисахаров и была показана возможность их применения в качестве субстратов-акцепторов бактериальных глико-

зилтрансфераз [7—9]. Введение флуорофорной группы позволило значительно увеличить чувствительность детектирования продуктов биохимических реакций по сравнению с аналогичными соединениями, содержащими феноксигруппу, и сделать ее сопоставимой с таковой для производных, содержащих радиоактивную метку.

Настоящая работа является развитием наших исследований. Синтезированы два новых производных ундецилфосфата: 11-[(2-пиридил)ами-но]ундецилфосфат (VIII) и 11-[(9-антраценил-карбонил)амино]ундецилфосфат (XVI), в которых флуорофорная группа присоединена к алкильному радикалу посредством амино- или амидогруппы соответственно (в отличие от синтезированных нами ранее соединений этого ря-

да, в которых для этой цели использовали простую эфирную связь). Изучена способность этих соединений служить субстратами-акцепторами остатка галактозилфосфата в ферментативных реакциях инициации биосинтеза О-антигенного полисахарида, катализируемых галактозилфос-фотрансферазой препарата мембран из клеток 8. апаШш или 8. пвмрог1.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

11-[(2-Пиридил)амино]ундецилфосфат (VIII) получали двумя альтернативными способами (схема 1) исходя из коммерчески доступных 11-бромундеканола (I) (способ 1) или ундец-10-ен-1-ола (II) (способ 2).

PhCO2H, DBU

(I)

HO

1. NaBH4, BF3 ■ OEt2 "OR 2. H2O2, NaOAc

(II): R1 = H

(III): R1 = Bz

PhCOCl, Py

O'

OBz

PyNH2, NaBH3CN

(V)

N N H

(IV)

Bu4NH2PO4,_ CCl3CN

(VI): R2 = H (VII): R2 = H

OBz

PCC

NaOH

N N H

"OPO^

(VIII)

Схема 1. Синтез 11-[(2-пиридил)амино]ундецилфосфата (VIII).

OR2

г

Для этого 11-бромундеканол (I) превращали в 11-(бензоилокси)ундеканол (IV) обработкой бензойной кислотой в присутствии 1,8-диазабицик-ло[5.4.0]ундец-7-ена (DBU) в среде ацетонитрила в течение 3.5 ч и выделяли целевой продукт колоночной хроматографией на силикагеле с выходом 65% (способ 1).

Нами был разработан также альтернативный метод получения бензоата (IV), исходя из ундец-10-ен-1-ола (II). Для этого соединение (II) обрабатывали бензоилхлоридом в присутствии пиридина, полученный функционализированный ал-кен (III) гидроборировали дибораном, генерируемым in situ из NaBH4 и BF3 • OEt2 в среде THF, алкилборные соединения без выделения окисляли пероксидом водорода в присутствии водного

раствора №ОАс и выделяли целевой 11-(бензоил-окси)ундеканол (IV) колоночной хроматографией на силикагеле с выходом 87% (способ 2).

Соединение (IV) окисляли до 11-(бензоилок-си)ундеканаля (V) действием хлорхромата пири-диния (РСС) в среде СН2С12. После выделения альдегида (V) флеш-хроматографией на силикаге-ле в атмосфере аргона его подвергали восстановительному аминированию реакцией с 2-аминопи-ридином в среде СН2С12 в присутствии №ВН3С^ После обработки реакционной смеси целевой 11-[(2-пиридил)амино]ундецилбензоат (VI) выделяли кристаллизацией из петролейного эфира с выходом 85%. В аналогичных условиях применение №ВН(ОАс)3 в качестве восстанавливающего реагента приводило к целевому про-

дукту с выходом лишь 36%. Защитную бензоиль-ную группу из соединения (VI) удаляли и после обработки реакционной смеси получали 11-[(2-пиридил)амино]ундекан-1-ол (VII) с выходом 85%.

Фосфорилирование соединения (VII) дигидро-фосфатом тетрабутиламмония в присутствии три-хлорацетонитрила с последующей экстракцией продукта фосфорилирования и выделением его колоночной хроматографией на DEAE-целлюлозе DE-52 (АсО) привело к целевому 11-[(2-пири-дил)амино]ундецилфосфату (VIII) с выходом 26%. Строение всех вновь полученных соединений было подтверждено данными масс-спектрометрии ESI высокого разрешения, 1Н- и 31Р-ЯМР-спектромет-рии и ИК-спектроскопии. Масс-спектр целевого соединения (VIII) содержал сигнал m/z 345.1930, который соответствует [M + H]+ для 11-[(2-пири-дил)амино]ундецилфосфата с брутто-формулой C16H31O4N2P (m/z 345.1938). В спектре 1Н-ЯМР этого соединения наблюдались характерные сигналы протонов соответствующим образом замещенного углеводородного радикала {мультиплеты при 8 3.32 м.д. (CT2N) и при 8 3.88 м.д. (СН2ОР), сигна-

лы внутренних метиленовых групп в области 1.41—1.22 м.д.} и сигналы протонов пиридинового остатка {мультиплет при 8 7.72 м.д., дублет при 8 6.95 м.д. и триплет при 8 6.77 м.д.}. Спектр 31Р-ЯМР соединения (VIII) содержал единственный синглет при 8 1.3 м.д., что характерно для фосфомоноэфиров.

Для синтеза 11-[(9-антраценилкарбонил)ами-но]ундецилфосфата (XVI) в качестве исходного вещества также использовали 11-бромундеканол (I) (схема 2). Обработка соединения (I) фталимидом калия (IX) по известной методике [10] привела к 2-(11-гидроксиундецил)изоиндолин-1,3-диону (X), который вводили в реакцию с дигидропираном (ЭИР) в присутствии я-толуолсульфоната пи-ридиния (РРТ8) в качестве катализатора. Полученный 2-[11-(тетрагидро-2#-пиран-2-илок-си)ундецил]изоиндолин-1,3-дион (XI) обрабатывали гидразином в среде этилового спирта в атмосфере аргона, и целевой 11-(тетрагидро-2#-пиран-2-илокси)ундециламин (XII) выделяли колоночной хроматографией на силикагеле с выходом 90%.

Br'

NH2

Bu4NH2PO4 CCl3CN

OH

(IX)

(I)

(XII)

о

N'

OR

1 N2H4 ■ H2O

OThp

O (X): R1 = H -1

O v 7 , PPTS, DHP

(XI): R1 = Thp 1 O

OR2.

OPO3

(XVI)

(XIV): R2 = Thp (XV): R2 = H

O

NK

(IX) O

J

TsOH

COOH

(XIII)

Схема 2. Синтез 11-[(9-антраценилкарбонил)амино]ундецилфосфата (XVI).

Аминопроизводное (XII) вводили в реакцию с 9-антраценкарбоновой кислотой (XIII) в присутствии ^№-дициклогексилкарбодиимида (ЭСС). Реакцию проводили в среде СИ2С12 при комнатной температуре в атмосфере аргона в течение 15 ч. Образующийся ^-[11-(тетрагидро-2#-пиран-2-илокси)ундецил]антрацен-9-карбоксамид (XIV)

выделяли колоночной хроматографией на сили-кагеле с выходом 50%. Тетрагидропиранильную защиту удаляли обработкой каталитическим количеством Т80И в среде метанола при 20° С в течение 3 ч.

Полученный 11- [(9-антраценилкарбонил)ами-но]ундекан-1-ол (XV) фосфорилировали в среде

1,2-дихлорэтана избытком дигидрофосфата тетра-бутиламмония и трихлорацетонитрила. После экстракции продукта реакции, обработки водным раствором NaOH в метаноле и охлаждения выпавший осадок отфильтровывали, высушивали и получали динатриевую соль 11-[(9-антраце-нилкарбонил)амино]ундецилфосфата (XVI) в виде бесцветных кристаллов. Строение продукта (XVI) в солевой форме было подтверждено данными ИК- и УФ-спектроскопии и масс-спектромет-рии. В УФ-спектре соединения (XVI) наблюдались максимумы поглощения (^max 250 и 360 нм), подтверждающие наличие антраценильной группы. Масс-спектр ESI высокого разрешения содержал сигнал m/z 516.1885, который соответствует [M + H]+ для фосфата

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.