ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2011, том 37, № 4, с. 542-551
УДК 547.913.6
СИНТЕЗ И АНТИТУБЕРКУЛЕЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ ГЛИКОЗИДА РАСТЕНИЯ Stevia rebaudiana СТЕВИОЛБИОЗИДА
И ДИТЕРПЕНОИДА ИЗОСТЕВИОЛА С ГИДРАЗОННЫМИ, ГИДРАЗИДНЫМИ И ПИРИДИНОИЛЬНЫМИ ФРАГМЕНТАМИ
© 2011 г. В. Е. Катаев*#, И. Ю. Стробыкина*, О. В. Андреева*, Б. Ф. Гарифуллин*, Р. Р. Шарипова*, В. Ф. Миронов*, Р. В. Честнова**
*Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова
Казанского научного центра РАН, 420088, Казань, ул. Арбузова, 8; **ГУЗ Республиканский клинический противотуберкулезный диспансер Министерства здравоохранения
Республики Татарстан, Казань Поступила в редакцию 15.06.2010 г. Принята к печати 15.09.2010 г.
Синтезированы конъюгаты гликозида растения Stevia rebaudiana стевиолбиозида и продукта его кислотного гидролиза дитерпеноида знт-бейеранового ряда изостевиола с противотуберкулезным препаратом изониазидом (гидразид изоникотиновой кислоты) и изомерными ему гидразидами никотиновой и а-пиколиновой кислот. Получены гидразид и гидразон изостевиола, а также конъюгаты, в которых две молекулы изостевиола соединены дигидразидным спейсером. Установлено, что как исходные соединения, так и их производные ингибируют рост Mycobacterium tuberculosis штамм H37Rv in vitro. Минимальная концентрация, при которой рост M. tuberculosis ингибируется на 100% (МиК), для стевиозида и стевиолбиозида равна 7.5 и 3.8 мкг/мл соответственно. Значения МИК для конъюгатов стевиолбиозида и изостевиола с гидразидами пиридинкарбоновых кислот находятся в интервалах 5—10 и 10—20 мкг/мл соответственно. Максимальную ингибирующую способность в отношении M. tuberculosis проявили конъюгаты изостевиола и дигидразида адипиновой кислоты (МИК = 1.7 и 3.1 мкг/мл соответственно). Антитуберкулезная активность изученных соединений выше активности противотуберкулезного препарата пиразинамид (МИК = 20 мкг/мл), но ниже активности противотуберкулезного препарата изониазид (МИК = 0.02—0.04 мкг/мл).
Ключевые слова: гликозиды S. rebaudiana; стевиозид; стевиолбиозид; изостевиол; изониазид; антитуберкулезная активность.
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день в литературе описано около 100 природных соединений различных классов — фенолы, хиноны, кумарины [1—3], пептиды [1, 2], алкалоиды [1, 2, 4, 5], терпеноиды [1, 2, 6—18], стероиды [1, 2, 19], гликозиды [20—22], ингибирующих рост Mycobacterium tuberculosis в интервале минимальных ингибирующих концентраций (МИК) от 100 до 3 мкг/мл. Анализ этих литературных данных приводит к двум важным выводам. Во-первых, среди вторичных метаболитов, выделенных из природных источников растительного происхождения, наиболее широко представлены дитерпеноиды [1, 2, 6—14] и три-терпеноиды [1, 2, 15—18]. Интересно отметить, что они не содержат атомов азота, в то время как все лекарственные препараты, используемые в химиотерапии туберкулеза (изониазид, этамбу-тол, пиразинамид, рифампицин, стрептомицин,
# Автор для связи (тел.: (843) 231-91-60; факс: (843) 273-2253; эл. почта: kataev@iopc.ru).
капреомицин, канамицин и др.) [23], и соединения, проходящие доклинические и клинические испытания [24—26], являются азоторганическими производными. По всей видимости, это свидетельствует о том, что мы имеем дело с неизученным до сих пор механизмом ингибирования роста M. tuberculosis, и поэтому дизайн новых антитуберкулезных агентов на терпеноидной платформе заслуживает внимания.
Во-вторых, в списке природных туберкулостати-ков самое последнее место занимают гликозиды. По имеющимся у нас литературным данным их всего несколько. Это сапонин, выделенный из стеблей растения Colubrina retusa (МИК = 10 мкг/мл) [20], гликозиды на основе 11-гидроксигексадеканкар-боновой кислоты, выделенные из метанольного экстракта растения Ipomoea tyrianthina (МИК = = 25 мкг/мл) [21], и гликозиды имбербиковой кислоты, выделенные из растения Combretum imberbe (МИК = 100-12.5 мкг/мл) [22]. Интересно отметить, что, согласно литературным данным, антитуберкулезная активность гликозидов меньше, чем
их агликонов. Так, у тритерпеноидной имбербико-вой кислоты МИК = 1.56 мкг/мл, а у ее гликозидов различного строения — 100—12.5 мкг/мл [22]. Три-терпеноид аэгицерин имеет МИК =3.1 мкг/мл [16], тогда как у гликозида, имеющего структурно похожий агликон и выделенного из Scrophularia cryptophila, активность намного ниже (МИК > > 100 мкг/мл) [27]. Точно так же стероиды, выделенные из Thalia multiflora, значительно более активны (МИК = 1—4 мкг/мл), чем их гликозилиро-ванные производные (МИК > 100 мкг/мл) [19].
Имея в виду незначительное число литературных данных об антитуберкулезной активности природных гликозидов, в настоящей работе изучена способность ингибировать рост M. tuberculosis гликозидом растения Stevia rebaudiana Bertoni сте-виозидом (I) и стевиолбиозидом (II), которые в 250 раз слаще сахарозы [28] и проявляют антиги-пертензивную [29, 30], антигипергликемическую и инсулинотропную [31—33] активности. Кроме того, принимая во внимание мнение авторов работы
[2] о перспективности поиска нетрадиционных антитуберкулезных агентов среди конъюгатов метаболитов противотуберкулезного действия с синтетическими микостатиками, еще одной целью данной работы был синтез конъюгатов стевиолби-озида (II) и продукта его кислотного гидролиза — дитерпеноида изостевиола (16-оксо-энт-бейеран-19-овая кислота) (VII) — с противотуберкулезным препаратом изониазидом (гидразид изоникотино-вой кислоты), а также с изомерными ему гидрази-дами других пиридинкарбоновых кислот.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Для синтеза конъюгатов на основе стевиолби-озида (II) использовали хлорангидридный подход. Гидразиды изоникотиновой и никотиновой кислот были вовлечены в реакцию с хлорангид-ридом стевиолбиозида (схема 1), но учитывая, что группы ОН сахарных остатков способны реагировать с тионилхлоридом ^ОС12), они были предварительно защищены ацетильными группами.
Условия реакций: i - NaOH (10%), 100°С, 1 ч; ii - Ac2O, Py, 25°С; iii - SOCl2, 25°С; iv - RNHNH2, Py/C6H6, 25°С.
Схема 1.
Ацетилирование стевиолбиозида (II) проводили уксусным ангидридом в пиридине на холоде аналогично данным [34]. В ИК-спектре полученного продукта реакции (III) в области 1751 см-1 появляется полоса поглощения, соответствующая валентным колебаниям групп АсО. В спектре 1Н-ЯМР соединения (III) дополнительно к сигналам протонов стевиолбиозида (II) появляются сигналы протонов ацетильных групп в области 1.97-2.17 м.д. Взаимодействием полученного ацетилированного производного (III) с избытком SOCl2 был синтезирован соответствующий хлорангидрид (IV), который сразу же вовлекался в реакцию с гидразидами пири-динкарбоновых кислот (схема 1). Реакцию проводили в смеси бензол-пиридин (20°С), в результате были выделены продукты реакции (V), (VI) с выходами 66 и 84% соответственно. В ИК-спектрах этих соединений исчезает полоса валентных колебаний карбоксильной группы стевиолбиозида 1690 см-1 и появляются полосы в области 3400-3300 см-1, соответствующие валентным колебаниям свободных NH-групп, а в области 1680-1590 см-1 появляются полосы поглощения, соответствующие амидным и ароматическим фрагментам. О наличии ацетатных групп свидетельствует полоса у(АсО) 1755 см-1, а присутствие в соединениях (V) и (VI) пиридинового кольца подтверждают сигналы ароматических протонов в областях 7.83-8.80 и 7.40-8.75 м.д. в спектрах 1Н-ЯМР. В масс-спектрах MALDI-TOF имеются молекулярные пики 1056 [М]+, 1078 [М + Na]+, 1094 [M + K]+, соответствующие брутто-формуле C52H69N3O20. Отметим, что проведение последней реакции при нагревании выше 40°С приводит к частичному гидролизу ацетатных групп, и, по данным масс-спектрометрии MALDI-TOF, образуется хро-матографически неразделимая смесь продуктов -полностью ацетилированного смешанного гидра-зида стевиолбиозида и пиридинкарбоновой кислоты, а также гидразидов с частично удаленными ацетильными группами (обычно проще всего снимается защита с первичных гидроксильных групп).
Представляло интерес синтезировать аналогичные конъюгаты на основе терпеноида изостевиола
(VII) - продукта кислотного гидролиза гликозидов растения S. rebaudiana [35], тем более, что он, наряду с гипотензивной активностью [36], проявляет умеренное туберкулостатическое действие (МИК = = 50 мкг/мл, штамм H37RV in vitro) [14].
Реакции изостевиола (VII) и его метилового эфира (IX) с гидразидами пиридинкарбоновых кислот проводили в безводном метаноле в присутствии пара-толуолсульфокислоты (p-TsOH) (схема 2). Конъюгаты (X)-(XV) были получены с выходами 75-85%. Конъюгат изостевиола с двумя молекулами изониазида (XVI) был синтезирован в две стадии. Сначала реакцией хлорангидрида изостевиола
(VIII) с избытком изониазида в пиридине при нагревании был получен продукт замещения по хлор-ангидридной группе. На второй стадии он был во-
влечен в реакцию с избытком изониазида в кипящем метаноле в присутствии р-Т8ОИ, в результате чего с выходом 55% было получено соединение (XVI). На образование производных (Х)-(Х^) указывает исчезновение в ИК-спектрах этих соединений полосы 1740 см-1, соответствующей валентным колебаниям оксогруппы изостевиола (VII) и появление полос валентных колебаний связей C=N и гидразидных групп (1540-1550, 1620-1670 см-1), а также связи NH (3200-3500 см-1). Спектры 1Н-ЯМР соединений (Х)-(Х^) аналогичны в области резонанса протонов изостевиольного каркаса (0.7-3.0 м.д.); протоны пиридиновых колец резонируют в области 7.7-8.7 м.д., протон И1' гидразонно-го фрагмента - в области 10.4-10.5 м.д. В случае соединения (XVI) протон И1' резонирует при 10.43 м.д., протоны гидразидного фрагмента И3' и И4' - при 10.53 и 9.34 м.д.
20 16
14 O
••-'15
18^ 4cooh
(vii)
2' 1' =NNHR
COOH
(X)-(xii)
=O
2' 1' =NNHR
4' 3'
~C(O)NHNHR (Xvi)
V=O
COOCH3 (ix) 2''
R = N
=N Nhr
COOCH3
(xhi)-(xv)
(x), (xiii), (xvi);
O
(xi), (xiv);
O
(xii), (xv).
Условия реакций: Ш - 1.5 ммоль МИМИ-К, СИ3ОИ (абс.), 0.1 моль р^ОИ, 65°С, 6 ч; й - 8ОС12 (5-кратный избыток), 45°С, 1 ч; Ш - 1 моль NH2NH-К, С6И5М 80°С, 12 ч, затем 0.3 ммоль МИ^И-К, СИ3ОИ (абс.), 0.1 моль р^
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.