Изобретение относится к области синтеза органических соединений-4-галогенпроизводных глутаминовой кислоты (ГК) общей формулы I,
Alk алкил, x галоген, P протекторная группа, а именно к синтезу диметилового эфира (2S, 4RS)-N-фталоил-4-йодглутаминовой кислоты формулы II,
который может быть использован в качестве синтона для получения C4-производных ГК, обладающих противоопухолевой, противолучевой и другими видами биологической активности /1-3/, и к способу получения соединения формулы II.
Известна (2S, 4RS)-4-хлорглутаминовая кислота формулы III /4/
От заявляемого соединения II отличается тем, что у C4 находится атом хлора, а функциональные группы свободны.
Недостатком соединения формулы III является низкая реакционная способность в реакциях с нуклеофильными агентами из-за высокой прочности связи C4-Cl, что затрудняет использование этого соединения в качестве предшественника в синтезе производных ГК по реакции нуклеофильного замещения.
Способ получения 4-хлорглутаминовой кислоты заключался в хлорировании ГК в растворах сильных минеральных кислот при температуре 75-120oC и облучении УФ-светом.
Недостатки способа: во-первых, в результате реакции получается смесь 3-и 4-хлорглутаминовых кислот; во-вторых, низкий выход целевого продукта, не превышающий 60% в-третьих, выделение 4-хлорглутаминовой кислоты из смеси структурных изомеров весьма затруднено; в-четвертых, необходимы дополнительные затраты на аппаратурное оформление для проведения процесса при УФ-облучении и на защиту от его воздействия обслуживающего персонала.
Среди йодпроизводных ГК известен диметиловый эфир (2S, 4RS)-N-бензилоксикарбонил-4-йодглутаминовой кислоты формулы IV /5/
От заявляемого соединения II соединение IV отличается N-проекторной группой, которая неудобна в синтезе C4-производных ГК вследствие наличия протона у атома замещенного азота, что способствует протеканию подобных реакций при замещении галогена.
Соединение формулы IV было получено в три стадии из 4-оксиглутаминовой кислоты. На заключительной стадии проводят реакцию диметилового эфира (2S, 4RS)-N-бензил-оксикарбонил-4-метилсульфонилглутаминовой кислоты с йодидом тетрабутиламмония в толуоле (70oC, 3 часа). Выход на последней стадии составляет 64% Таким образом, синтез соединения формулы IV включает три основных стадии с невысоким суммарным выходом. Используют менее доступное сырье, чем глутаминовая кислота. Реакцию проводят при относительно высокой температуре. Для очистки продукта используют сравнительно мало эффективную колоночную хроматографию.
Ближайшим аналогом 4-йодглутамата формулы II является диметиловый эфир (2S, 4RS)-N-фталоилглутаминовой кислоты /6/ формулы V.
Структурное отличие соединения формулы II от соединения формулы V заключается в наличии атома йода у C4-атома ГК вместо атома брома.
Реакция соединения формулы V со слабыми нуклеофилами идут очень медленно или не идут совсем. Например, реакция с пара-хлоранилином при начальной концентрации субстрата формулы V 0,0325 моль/л в этаноле и температуре 68oC с использованием 12-кратного избытка амина проходит за 6 часов лишь на 5 Кроме того, соединение формулы V плохо растворяется в спиртах, что ограничивает синтетические возможности использования этого вещества. Поэтому диметиловый эфир (2S, 4RS)-N-фталоилглутаминовой кислоты является менее удобным для синтеза на его основе C4-производных ГК.
Получают соединение формулы V прямым бромированием 2S-N-фталоилглутаминовой кислоты с последующей этерификацией продукта реакции метанолом. Бромирование ГК проводят смесью пятибромистого фосфора и сухого брома в присутствии йода как катализатора. Смесь перемешивают и нагревают на водяной бане при температуре 60-65oC в течение 6-8 часов и облучении 200 Вт лампой накаливания. Затем, интенсивно перемешивая реакционную массу, добавляют абсолютный метанол и кипятят 2-3 часа. После отгонки растворителя получившийся маслянистый слой растворяют в этилацетате и промывают водой, затем раствором тиосульфата натрия. Продукт формулы V перекристаллизовывают из метанола.
Несмотря на доступность предшественника (ГК) и простоту способа получения соединения формулы V, это вещество является мало эффективным синтоном для получения C4-производных ГК (низкие скорости реакций даже при высокой температуре).
Задача изобретения получить новое химическое соединение, которое было бы удобно использовать в качестве синтона для получения C4-производных ГК и разработать способ его получения.
Поставленная задача решается путем синтеза нового химического соединения диметилового эфира (2S, 4RS)-N-фталоил-4-йодглутаминовой кислоты формулы II, получаемого путем йодирования соединения V с помощью йодистого натрия при комнатной температуре в течение 45-60 минут с последующим нагреванием до 38-45oC в течение 60-80 минут в полярном органическом растворителе, например в ацетоне.
Сущность изобретения в том, что в соединении формулы V при сохранении конфигурации C2-атома произведена замена брома на йод у C4-атома. Таким образом, получено соединение, у которого аминогруппа замещена устойчивым фталоильным остатком, а у C4-атома присутствует легко уходящий галоген-йод, который может быть легко замещен разнообразными нуклеофильными агентами (ароматическими и алифатическими аминами, меркаптанами и т.п.) При этом получают разнообразные C4-производные ГК, которые обладают различными видами биологической активности.
В ряду производных ГК способ, основанный на взаимодействии соединения формулы II с неорганической солью (йодидом натрия), применяются впервые.
Таким образом, простым путем из доступного сырья (ГК) получен удобный синтон для последующих модификаций в разнообразные производные ГК.
Способ осуществляется следующим образом: к раствору соединения V в полярном апротонном растворителе, например в ацетоне, добавляют избыток йодистого натрия, перемешивают 45-60 минут при комнатной температуре и 60-80 минут при температуре 35-45oC. Затем реакционную массу обрабатывают раствором тиосульфата натрия и экстрагируют эфиром или другим слабополярным растворителем. Упаривают органический слой. Продукт выделяют кристаллизацией из метанола или другого спирта.
Элементный состав полученного соединения подтверждают методом элементарного анализа на изоэлементарном анализаторе CHNS-O модель EA-1108. Структуру подтверждают УФ-, ИК и ПМР-спектроскопией.
ИК-спектры сняты на приборе UR-20 в пасте на вазелиновом масле.
УФ-спектры сняты на приборе Specord в спиртовом растворе.
1H-ЯМР-спектры сняты на приборе Tesla BS-567A (100 МГц) с ТМС в качестве внутреннего стандарта.
Изомерный состав определен методом ВЭЖХ на приборе "Милихром" (сорбент Силасорб C18, колонка 64•3 мм). Подвижная фаза: гексан- и пропанол 40:1. Время удерживания (2S, 4S)-изомера 180 с, а (2S, 4R)-изомера 210 с. Отнесение конфигурации проводят по данным ПМР-спекроскопии и ВЭЖХ.
Пример 1. К раствору 20,2 г диметилового эфира (2S, 4RS)-N-фталоил-4-бромглутаминовой кислоты в 16 мл ацетона добавляют 16,5 г йодистого натрия в 83 мл ацетона при перемешивании. Реакционную массу выдерживают при перемешивании 60 минут при комнатной температуре и один час при температуре 40oC, затем выливают в раствор тиосульфата натрия. Экстрагируют продукт серным эфиром, экстракт сушат над сульфатом натрия и упаривают в вакууме. Остаток растворяют в 20 мл метанола и кристаллизуют продукт. Получают 16,4 г продукта формулы II, дополнительно получают 4 г из маточного раствора после дополнительной перекристаллизации. Общий выход целевого продукта составил 20,4 г (87,9%). Брутто формула C15H14NO6J
Найдено, C 41,76, H 3,32, N 3,14.
Вычислено, C 41,76, H 3,24, N 3,24
В ИК-спектре обнаружены полосы поглощения (см-1): 700-валентные колебания C-J; 1450, 1470- C=O во фталоильной группе; 1700-C=O сложноэфирных групп.
В УФ-спектре имеются два максимума поглощения (нм): 212, 38- N-фталоильная группа. Эпимерный состав, определенный методом ВЭЖХ: (2S, 4R)-изомер 61% (2S, 4S)-изомер 39%
Пример 2. К раствору 5 г диметилового эфира (2S, 4RS)-N-фталоил-4-бромглутаминовой кислоты в 5 мл ацетона добавляют 4,5 г йодистого натрия в 21 мл ацетона при перемешивании. Реакционную массу выдерживают при перемешивании 45 минут при комнатной температуре и один час при температуре 40oC, затем выливают в 20 мл растворе тиосульфата натрия. Выделение продукта проводят аналогично примеру 1. Получают 4 г соединения формулы II. Выход 85,7% ИК- и УФ-спектры данного соединения несущественно отличаются от спектров смеси эпимеров, полученных по примеру 1.
ПМР-спектр (2S, 4R)-изомера в CD3CN (м.д.): 2,68 3,01 (2H, CH2); 3,67 и 3,69 (6H, 2 COOCH3); 4,54 (1H, CγH); 4,85 (1H, CαH); 7,86 7,99 (4H, NPht).
Эпимерный состав, определенный методом ВЭЖХ: (2S, 4R)-изомер 5% (2S, 4R)-изомер 95%
Предлагаемое соединение использовалось для синтеза потенциально биологически активных 4-ариламинопроизводных ГК.
В одинаковых условиях (68oC, ацетонитрил) за 6 часов соединение II прореагировало с пара-анизидином на 84,6% а соединение V только на 58,3% Степень превращения соединения II в реакции с пара-хлоранилином при тех же условиях за 24 часа составила 30% а соединения V 17. При взаимодействии с орто-толуидином за 24 часа соединение II прореагировало на 16,6% а соединение V только на 7%
Таким образом, соединение формулы II открывает широкие возможности для получения новых C4-производных ГК, которые либо сами являются биологически активными соединениями, либо представляют собой полупродукты для синтеза последних /6,7/.
Предложенный способ синтеза соединения формулы II имеет следующие преимущества перед известными способами получения описанных аналогов: а) высокий выход целевого продукта (до 61% от теоретического в расчете на глутаминовую кислоту по сравнению с 64% для аналога IV только на заключительной стадии); б) при йодировании сохраняется конфигурация C2-атома; в) метод экспрессный, без высоких температур; г) используется доступное сырье глутаминовая кислота.
Использование: в качестве синтона для получения C4-производных глутаминовой кислоты, продукт - диметиловый эфир /2S, 4RS/-N-фталоил-4-йодглутаминовой кислоты I(*), пpиведенной в тексте описания. Реагент 1: диметиловый эфир /2S, 4RS/-N-фталоид-4-бромглутаминовой кислоты. Реагент 2: иодид натрия. Условия реакции: в среде полярного апротонного растворителя. Сначала при комнатной температуре 45-60 мин, затем при температуре 38-45oC в течение 60-80 мин, затем смесь обрабатывают раствором тиосульфата натрия и выделяют целевой продукт. 2 с.п. ф-лы.
как синтон для получения C4-производных глутаминовой кислоты.
