БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 1995, том 21, М 5, с. 376 - 381
УДК 547.455'913.3'118.057
СИНТЕЗ ЦИТРОНЕЛЛИЛ- И ДОЛИХИЛГЛИКОЗИЛФОСФАТОВ, ПРОИЗВОДНЫХ Р-/>-ГЛЮКОЗЫ И Р-£>-ГАЛАКТОЗЫ, Н-ФОСФОНАТНЫМ МЕТОДОМ*
© 1995 г. Н. С. Уткина, С. Д. Мальцев, Л. Л. Данилов, В. Н. Шибаев#
Институт органической химии им. И.Д. Зелинского РАН, 117913, Москва, В-334, Ленинский пр., 47
Поступила в редакцию 27.06.94 г.
Показана применимость гликозил-Н-фосфонатного подхода к синтезу а-днгидрополипренилглико-эилфосфатов. Для получения исходных 2,3,4,6-тетра-0-ацетил-р-0-глюкопиранозил- и -галактопи-ранозил-Н-фосфонатов разработан метод, основанный на взаимодействии 1,2-ортоэфиров соответствующих Сахаров с Н ?Р03. Взаимодействие гликозил-Н-фосфонатов с цитронеллолом или долихо-лом с последующим окислением и снятием защитных групп гладко приводит к цитронеллил- и долихилгликозилфосфатам - производным |3-/)-глюкозы и р-¿'-галактозы.
Ключевые слова: долихилмонофосфатглюкоза, полипренилмонофосфатсахара, гликозил-Н-фос-фонаты.
Полипренилмонофосфатсахара (полипренил-гликозилфосфаты) - важные промежуточные соединения при биосинтезе углеводных цепей полисахаридов и гликоконъгогатов. В эукариотичес-ких клетках в состав соединений этого ряда входит остаток долихола, С85-С1да-полнпренола, содержащего сс-коицевое дигидроизонреновое звено; для долихилмонофосфатных производных р-О-глгокозы и р-/)-маннозы была продемонстрирована важная роль в процессах биосинтеза К-связанных углеводных цепей гликопротеинов (см. обзор [1]). В рамках проводимых нами исследований по синтезу полипренилфосфагов и поли-пренил гл икозил фосф ато в и -дифосфатов (см. обзор [2]) был разработан эффективный метод получения нолипрепилгликозилфосфатов, основанный на взаимодействии полипретшлтрихдорацетими-датов с ацшшрованными гликозилфосфатами [3]. Этот метод не может быть, однако, использован для синтеза соответствующих производных а-диги-дрополипренолов, и единственным синтетическим методом, пригодным для получения долихилгли-кознлфосфатов, остается подход, основанный на взаимодействии защищенных гликозилфосфатов с долихолом в присутствии 2,4,6-триметилбензол-сульфонилхлорида [4 - 6]. Аналогичное производное низшего препола, цитропеллил-((3-£)-глю-козил)фосфат, было получено также гликозили-
* Dol - долихил (WT2Cn . i4S-), Cit - цитронеллил (WS-), где в формулах использованы следующие сокращенные обозначения в соответствии с рекомендациями IUPAC-IUB (Eur. J. Biochem. 1987, V. 167. № 2. P. 181 - 184): W - концевое, T и С) - внутренние Е- и 2-изопреновые звенья, S - ди-гидроизопреновое звено.
№ Автор для переписки.
рованием цитронеллилбензилфосфата [7] или цитронеллилфосфата [8] с помощью ортоэфир-ного метода и последующего удаления защитных групп, однако применение аналогичного подхода к производным долихола не было изучено.
В настоящей работе мы сообщаем о получении цитронеллил- и д ол и хил г л и коз ил ф о с ф ато в с помощью Н-фосфонатного подхода к синтезу фос-фодиэфиров. Этот подход с использованием в качестве исходных соединений производных гликозил-Н-фосфонатов ранее хорошо зарекомендовал себя в проводимых в нашей лаборатории работах по синтезу гликозилфосфосахаров (см. [9] и цитированные там работы).
В начальных экспериментах для исследования применимости этого метода к синтезу полипре-нилгликозилфосфатов в качестве исходного вещества был использован 2.3,4,6-тетра-О-ацетил-а-Д-глюкопиранозил-Н-фосфонат (I), полученный не описанным ранее методом - сплавлением пентаацетата глюкозы с безводной фосфористой кислотой в условиях, аналогичных используемым для синтеза ацетатов гликозилфосфатов [10] (схема 1). Продукт реакции (I) был выделен из реакционной смеси с выходом 28%, его структура однозначно следует из спектра 'Н-ЯМР (см. табл. 1). В частности, химический сдвиг и спин-спиновое расщепление сигнала Н1 (8 5.78, 712 3.5 Гц, ? 8.7 Гц) подтверждают а-конфигурацию моносахаридно-го остатка, а наличие характерного сигнала НР (5 6.93,7Н, р 640 Гц) - присутствие Н-фосфонатной группы.
Взаимодействие фосфоната (1) с долихолом и пивалоилхлоридом гладко протекает в смеси
СН2ОАс СН2ОАс СН2ОАс
í^) V — (оАс) О АсО ^-/ АсО^-/О-Р-Н АсО41-/О-P-O-Dol
АсО АсО ОН ■ Et3N АсО ОН ■ Et3N
(I) (ID
a: H,P03; b: Dol-OH, Ме3ССОС1; с: I2/Py-H20 Схема 1.
тетрагидрофуран-пиридин. После кратковременной реакции я последующего окисления действием иода в водном пиридине из реакционной смеси был выделен с помощью ионообменной хроматографии фосфодиэфир (II) с выходом 54%. Для этого соединения удалось получить хорошо разрешенный спектр 'Н-ЯМР (табл. 2), полностью подтверждающий приписываемую ему структуру, из него следует отсутствие заметных побочных реакций модификации по л иизопреноидной системы в применяемых условиях. Таким образом, результаты этого опыта свидетельствуют о применимости Н-фосфонатного метода для синтеза поли-пренилмоиофосфатсахаров.
Исходным веществом для получения природных долихилгликозилфосфатов должны служить соответствующие |3-£)-гликозил-Н-фосфонаты. До сих пор препаративный синтез этих соединений не был описан, и мы изучили возможность использования для этой цели 1,2-ортоэфиров ацетатов D-глюкозы и D-raлактозы (схема 2).
Этот подход оказался успешным: взаимодействие ортоацетатов (Illa) и (Illb) с безводной фосфористой кислотой в тетрагидрофуране гладко приводит к соответствующим тетраацетилглико-зил-Н-фосфонатам (IVa, b), выделенным после очистки хроматографией на силикагеле с выходами около 45%. Данные спектров 'Н-ЯМР (табл. 1) подтверждают структуру этих соединений.
После обработки Н-фосфоната (IVa) цитро-неллолом и пивалоилхлоридом в описанных выше условиях был получен фосфодиэфир (V), переведенный далее действием метилата натрия в смеси метанол-бензол в цитронеллил-((3-0-глюко-пиранозил)фосфат (VI) (схема 3). Соединения (V) и (VI) были охарактеризованы данными спектров 'Н-ЯМР (табл. 2), которые соответствовали приписываемой структуре.
Для вещества (VI), выделенного после ионообменной хроматографии с выходом 39%, был получен также спектр 31Р-ЯМР, подтверждающий структуру фосфодиэфира (8Р -0.24), низкая величина оптического вращения ([а] о +4.0°) соответствует (3-конфигурации у аномерного центра.
Аналогичным образом Н-фосфонат (1УЬ) был превращен в цитронеллил-(р-£)-галактопирано-зшт)фосфат (VIII). В этом случае для подтверждения структуры полученного соединения существенны данные спектров |3С- и 31Р-ЯМР (см. "Экспериментальную часть"), позволяющие сделать однозначный вывод о (3-конфигурации моносаха-ридного остатка и присутствии фосфодиэфирной группы в молекуле.
Найденные условия синтеза фосфодиэфиров из гликозил-Н-фосфонатов оказались весьма удобными и для получения дол ихил монофосфатных производных (3-,0-глюкозы (VII) и (3-/)-галактозы (IX) исходя из соединений (1Уа) и (1УЬ) соответственно. Хроматографически чистые фосфоди-эфиры удалось получить с выходами 62 и 72% соответственно без применения ионообменной хроматографии, с помощью распределения в системе метанол-гептан. Вещества охарактеризованы данными оптического вращения и спектров 3!Р-ЯМР, в спектрах 'Н-ЯМР четко наблюдаются сигналы протонов остатка полипренола, в то время как сигналы протонов моносахаридного остатка уширены.
Описанный в настоящей работе метод синтеза до л и х и л-((3г л ю ко п ир а и о з ил) (¡1 ос ф а та, важного промежуточного соединения биосинтеза углеводных цепей гликопротеинов, более эффективен и прост в исполнении, чем единственный известный в литературе способ получения этого фосфодиэфира [6]. Аналоги этого соединения с
СН2ОАс О
I V. II rV—оо-р-н
ОАс) OH-Et,N
(IVa, b)
(Ша), (IVa): R1 = H, R2 = ОАс; (Illb), (IVb): R' = OAc, R2=H
Схема 2.
СН;ОАс О
СН.ОН О
(IVa)
а, Ь
АсО
0.0-P-OR1
ОН - Et3N (\ОН НО
I—Oo-P-OR1
1 2
ОН ■ NRi
АсО НО
(V) (VI), (VII)
СН2ОН О
.HO/-OC-P-OR' fV). (VI), (VIH): R1 = Cit, R2 = H
(он J OH NR3 (VII): R' = Dol, R2 = Et
Xj-( (IX): R1 = Dol, R2 = H
HO (VIII), (IX)
a: R'OH, Me3CCOCl, b: I2/Py-H20: c: MeONa/MeOH -C6H6
Схема 3.
модифицированным остатком полипренола или моносахарида, синтезированные нами, могут представить интерес для исследования субстратной специфичности ферментов, участвующих в биосинтезе углеводных цепей гликопротеинов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Оптическое вращение измеряли на автоматическом поляриметре Jasco DIP-360. Спектры 'Н-, lj,C- и 31Р-ЯМР записывали на приборах Вшкег
Таблица!. Спектры 'Н-ЯМРгликозил-Н-фосфонатов
(I) (IVa) (IVb)
(CDCI3) (CDCI3) (CD3OD)
Химические сдвиги (5. м. д.
HI 5.78дд 5.29дд 5.07-5.13м
Н2 4.94ддд 4.98дд To же
НЗ 5.52дд 5.31дд »
Н4 5Л0дд 5.09дд 5.34дд
Н5 4.29ддд 3.96ддд 4.04-4.13м
Нба 4.08дд 4.15дд To же
НОЬ 4.22дд 4.33дд »
HP 6.92д 6.90д 6.80д
СН3СО 1.98; 2.01; 1.98; 2.05; 1.89; 1.95;
2.03; 2.05 2.09; 2.10 2.00; 2.10
КССВ первого порядка (Гц)
h л 3.5 8.5
•Л, р 8.8 9.0
Л, 3 10 10
/2, р 1.5 - -
НА 10 10 2.5
34,5 9.5 9.5 1.0
•^5, 6а 2.2 2.5
J6b 3.7 4.5
J6а, 6b 12 12
1 i JH, P 635 645 644
1 250 (250 МГц по :Н). Вшкег АМ-300 (75 МГц по 13С) и Вгикег АС-200 (81.015 МГц по 31Р), Величины химических сдвигов приведены в шкале 8, м. д., относительно Me4Si для 'Ни |3С и относительно 85% Н3РО4 (внешний стандарт) для 31Р, константы спин-спинового взаимодействия выражены в герцах. Для определения фосфорсодержащих веществ в растворах использовали реагент Хесса-Дерра [11] в модификации, описанной в работе [12], после нагревания образца в течение 15 мин при 200°С с 57% хлорной кислотой. ТСХ проводили па пластинках (5x2 см) с силикате лем (Silica Gel 60, Merck, ФРГ) в системе хлороформ-метанол-вода, 60 : 25 : 4. Фосфорсодержащие соединения обнаруживали с помощью реактива Васьковекого [13] с последующим прокаливанием.
Использованный в работе препарат долихола (смесь олигомер-гомологов, содержащих 15-18 изопреновых звеньев) был получен по методу [14] из полипренола игл сосны [15]; синтез был выполнен В.В. Веселовским (ИОХ РАН). Препарат фосфористой кислоты ("Реахим'', ч.) высушивали в высоком вакууме над Р205.
2,3,4,б-Тетра-0-ацетил-а-£>-гли>копиранозил-Н-фосфонат, триэтила
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.