БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2015, том 41, № 1, с. 82-89
УДК 547.7:547.362:54.057
СИНТЕЗ НОВЫХ АНАЛОГОВ КОМБРЕТАСТАТИНА А-4 И ИЗУЧЕНИЕ ИХ ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
© 2015 г. М. П. Давыдова*, И. В. Сорокина**, Т. Г. Толстикова**, В. И. Маматюк**, ***,
Д. С. Фадеев**, С. Ф. Василевский**, ***, # *Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 3 **Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Новосибирск ***Новосибирский государственный университет, Новосибирск Поступила в редакцию 22.04.2014 г. Принята к печати 04.07.2014 г.
Предложен новый подход к синтезу аналогов природного комбретастатина А-4, основанный на взаимодействии а-ацетиленовых кетонов с вторичными аминами (диэтиламином, пирролидином, пиперидином, морфолином). Получены неизвестные ранее аналоги комбретастатина А-4 с в-амино-винилкарбонильными мостиками. На моделях экссудативного воспаления, вызванного гистами-ном и конканавалином А, изучены противовоспалительные и вазоактивные свойства полученных соединений.
Ключевые слова: комбретастатин А-4, а-ацетиленовые кетоны, в-виниламины, противовоспалительная активность, вазоактивные свойства.
БОТ: 10.7868/80132342315010030
ВВЕДЕНИЕ
Синтетические модификации растительных метаболитов — актуальное направление в медицинской химии. Одно из перспективных соединений с противоопухолевой активностью — комбретастатин А-4 (СА-4) — производное цис-стильбена, впервые выделенное 25 лет назад из южно-африканского дерева СотЬгвШт еа(^гит Петтитом и сотр. [1]. Благодаря простой молекулярной структуре и легкости синтеза аналогов, СА-4 в последние два десятилетия привлекает внимание синтетиков и фармакологов, что привело к появлению десятков эффективных агентов, родственных по строению этому комбретастатину [2—4].
Формула 1. Структура комбретастатина А-4.
По литературным данным [5], комбретастати-ны связываются с колхициновым сайтом на Р-субъединице а,Р-гетеродимеров тубулина и ингибируют его полимеризацию в микротрубоч-
# Автор для связи (тел.: +7 (383) 333-33-47; факс: +7 (383) 330-73-50; эл. почта: vasilev@kinetics.nsc.ru).
ках. Нарушение полимеризации тубулина вызывает повреждение веретена деления и подавление пролиферации опухолевых клеток, а также приводит к нарушениям в сигнальных путях, связанных с регуляцией и сохранением цитоскелета эндотели-альных клеток в сосудах опухоли. Эти данные стимулируют синтетические трансформации комбре-тастатинов с целью поиска эффективных вазоак-тивных соединений, обладающих более селективным действием и менее токсичных
Обычно при трансформации СА-4 кольцо А (3,4,5-триметоксифенильный остаток) не затрагивается, а изменению подвергаются кольцо В (3-гид-рокси-4-метоксифенильный остаток) или этиленовый мостик, причем установлено, что наиболее важным является модификация олефинового звена [2, 3]. Чаще всего она сводится к замене этиленового мостика на гетероциклический фрагмент или на мостик из трех атомов углерода. Следует отметить также введение функциональных групп в линкеры, соединяющие ароматические кольца, для повышения гидрофильности молекулы, поскольку одним из недостатков СА-4 и его аналогов является низкая растворимость в воде [2, 3, 6].
В предыдущей работе [7] мы сообщали о модификации СА-4 путем формирования гетероциклического мостика.
В настоящем сообщении представлены результаты синтеза аналогов СА-4 с трехуглерод-ным спейсером, несущим аминные функции, и
дана оценка их противовоспалительной активности. Кроме этого определяли вазоактивные свойства соединений — по увеличению экссудативно-го отека лапы мышей, вызванного субпланарным введением гистамина или конканавалина А.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Целевыми аналогами СА-4 планировались Р-аминовинилкетоны — 3-амино-3-Аг-1-(3,4,5-три-метоксифенил)проп-2-ен-1-оны (Аг — 4-метокси-или 4-нитрофенильный остаток) (схема, А).
А
О
Б
"О
С1
/
^(11а, б)
О (I)
Си(1); Et3N; 75—78°С бензол
Я
О
(Ша, б)
68 и 72%
вторичные амины ^ бензол или толуол
О
\ + Я
,О.
О'
О
Е- (1Уа-УИа) Е-(Уб—УИб)
R = ОСН3 (а); ^02 (б)
О Я1 .2-(УГа), ^-(УНа)
R1 = -к
О
(1Уа); —(Уа, б); (У1а, б); —N^0 (УИа, б)
Бг
"О
(Уб) 47% +
(У1б) 58%
О Я1
О
О ОН (УШ)
22 и 23%
№9
(Уб, У1б)
R1 = —N^1 (Уб); (У1б)
Схема. Получение Р-аминовинилкетонов (1Уа)—(У11а) и (Уб)-(УИб) (А) и гидролиз виниламинов (Уб, У1б) (Б).
Чтобы получить систематический ряд Р-ами-новинилкетонов, необходимый для фармакологического изучения, в качестве исходных ацетиленов были выбраны субстраты, несущие электронодо-норную (метокси) и -акцепторную (нитро) группы в арилалкиновой части молекулы, а в качестве реагентов — диэтиламин, пирролидин, морфолин и пиперидин.
Кетоацетилены (Ша), (Шб) вводили в реакцию с диэтиламином и пирролидином в бензоле при 55°С и при кипячении, соответственно, а с морфолином и пиперидином в толуоле при кипячении. Присоединение аминов завершалось за 2—10 ч с образованием целевых аддуктов (ГУ)-(УП) с выходами 47—85%, причем в случае кетоацетилена (ГГГб), активированного акцепторной нитрогруппой, взаи-
модействие ожидаемо протекало быстрее (схема, А, табл. 1).
При попытке очистить нитропроизводные аминов (Уб) и (УГб) колоночной хроматографией на силикагеле, кроме целевых аминовинилкето-нов, был обнаружен новый продукт — кетоспирт (УШ) (22 и 33% соответственно), который, по-видимому, — результат гидролиза соединений (Уб) и (УГб) на сорбенте (схема, Б). Следует отметить, что в литературе описан гидролиз Р-аминовинилкетонов до соответствующих дикетонов, однако в более жестких условиях — кипячении (2 ч) спиртового раствора Р-аминовинилкетонов с разбавленной НС1 (1 : 1) [9].
Известно, что противоопухолевая активность комбретастатинов зависит от Z/E изомерии [2, 5,
Таблица 1. Условия протекания реакции кетоацетиленов (III) c вторичными аминами (схема) и выходы ß-ами-новинилкетонов
Продукт Изомер Время реакции, ч Температура реакции, °С Растворитель Выход, %
(IVa) E 8.5 55 Бензол 79
(Va) E 5.5 80 Бензол 65
(V6) E 2 80 Бензол 58
(VIa) E + Z 5 110 Толуол 51
(VI6) E 3 110 Толуол 47
(VIIa) E + Z 10 110 Толуол 77
(VII6) E 5 110 Толуол 85
6], поэтому специальное внимание мы уделили конфигурации синтезированных Р-аминовинил-кетонов, которую определяли в эксперименте МОЕ8У Для Е-изомеров наблюдались отрицательные кросс-пики, указывающие на пространственную сближенность протона Н2 с протонами Н11, Н15 и алифатическими протонами в а-по-ложении заместителя. Для Z-изомеров характер-
ны кросс-пики, соответствующие взаимодействию протона Н2 с протонами Н11, Н15 и Н5, Н9. Кроме того, в случае соединений (УГа) и (УЛа) наблюдались положительные (сонаправленные с диагональными) кросс-пики, соответствующие химическому обмену между однопозиционными ядрами Е- и Z-изомеров.
O
,043
14
0
г 17'
4^6
Р 77
0 E-изомер
O
O
\
Z-изомер
O
Формулы 2. Структура E- и Z-изомеров соединения (VIIa).
Следует отметить, что говорить об изомерной чистоте соединений на основании спектров ПМР нельзя. Данные ЯМР-спектров не отражают наличие или отсутствие стереоселективности процесса, т.к. в растворах, т.е. в условиях записи протонных спектров, может наблюдаться динамическое равновесие между Е- и Z-изомерами. Действительно, в случае соединения (УГГа) мы специальным экспериментом показали, что равновесная концентрация Е- и Z-изомеров зависит от растворителя и температуры. Соотношение изомеров в хлороформе составило 7 : 3, в DMSO — 81 : 19, при комнатной температуре. Также в DMSO наблюдалось уширение линий сигналов в протонных спектрах при нагревании в температурном диапазоне от 80 до 130°С (к = 9.3 с-1 при 91°С).
Что касается остальных соединений, их спектры 1Н-ЯМР были записаны в одинаковых условиях (хлороформ, комнатная температура), в которых мы наблюдали наличие только одного Е-изомера. Исключением явилось соединение (УГа), в спектре которого зафиксировали смесь Е- и Z-изомеров (7 : 3), см. табл. 1.
Таким образом, предложен метод синтеза аналогов природного комбретастатина А-4, заключающийся во взаимодействии а-ацетиленовых ке-тонов с вторичными аминами (диэтиламин, пир-ролидин, пиперидин, морфолин), приводящему к новым производным СА-4 с Р-аминовинилкар-бонильными мостиками.
Обнаружен побочный гидролиз на силикаге-ле Р-аминовинилкетонов, несущих нитрогруппу, приводящий к образованию кетоспирта.
Таблица 2. Влияние аналогов комбретастатина А-4 на величину воспалительного отека лапы мышей, индуцированного субпланарным введением гистамина
Группа Средний индекс отека Размер отека, % Противовоспалительный эффект, %
Контроль 26.4 ± 1.6# 100 0
(Via) 25.0 ± 1.8# 94.7 5.3
(VII6) 23.8 ± 1.3# 90.1 9.9
(Vila) 18.7 ± 1.2* 70.8 29.2
(V6) 18.2 ± 1.4* 68.9 31.1
(VI6) 16.8 ± 1.0** 63.6 36.4
Индометацин 19.0 ± 0.9** 72.0 28.0
* Р < 0.05, ** Р < 0.01 относительно контрольной группы; #Р < 0.01 относительно группы с внутрибрюшинным введением ин-дометацина (20 мг/кг).
Противовоспалительные свойства аналогов комбретастатина
По литературным данным, вазоактивные эффекты комбретастатинов связаны в основном с полимеризацией тубулина и функциональным ин-гибированием комплекса УЕ-кадгерин^-катенин, что обуславливает изменение формы эндотелиаль-ных клеток, нарушение их межклеточной адгезии и повышение проницаемости сосудистой стенки [2]. Эти особенности действия комбретастатинов могут оказывать модифицирующее влияние на течение воспалительных процессов, в том числе усиливать экссудацию плазмы и миграцию клеток крови в окружающие ткани, в связи с чем увеличение воспалительного отека в ответ на введение комбрета-статинов на фоне других флогогенов может свидетельствовать об их вазотропном эффекте. В настоящей работе ставилась цель оценить влияние синтезированных аналогов комбретастатина на воспаление, индуцированное гистамином и кон-канавалином А.
На модели гистаминового воспаления показано (табл. 2), что соединения с пиперидиновым (Vla) и морфолиновым (VII6) фрагментами не проявляют противовоспалительной активности, тогда как ß-аминовинилкетоны с пирролидино-вым (V6), пиперидиновым (V
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.