Способ синтеза фаскаплизина и его производных Российский патент 2024 года по МПК C07D471/04 A61P35/00 A61K31/437 

Изобретение относится к области фармацевтики и медицины и может быть использовано для синтеза морского алкалоида фаскаплизина, а также его производных.

Известны двухстадийные методы синтеза фаскаплизина и некоторых его производных:

- триптамин, о-бромацетофенон и молекулярный йод в присутствии пероксида водорода в качестве окислителя нагревают в диметилсульфоксиде (ДМСО), после чего образовавшийся замещенный 1-(2'-бромбензоил)-β-карболин подвергают кватернизации при температуре 220-230°С [Y.P. Zhu A cascade coupling strategy for one-pot total synthesis of β-carboline and isoquinoline-containing natural products and derivatives // Chem. Eur. J. 2013. V.19. N 31. P. 10132-10137];

- ацилирование по положению 1 незамещенного β-карболина о-фторбензальдегидом с использованием реакции Минисци, реализуемой под воздействием микроволнового излучения для инициации радикального распада [M.E. Zhidkov et al. A new method for the synthesis of the marine alkaloid fascaplysin based on the microwave-assisted Minisci reaction // Tetrahedron Lett. 2013. V.54. N 27. P. 3530-3532].

Основными недостатками данных методов являются возможность получения исключительно термостабильных производных фаскаплизина, что существенно ограничивает количество синтезируемых производных алкалоида, а также значительное увеличение стоимости получаемых продуктов, обусловленное использованием высоких температур или микроволнового излучения для синтеза в больших количествах.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят способ синтеза фаскаплизина и его производных, включающий нагрев раствора, содержащего йод и диметилсульфоксид (ДМСО) при температуре 110°С в течение 5 часов, воздействие на раствор 1-бензоил-β-карболина в диметилсульфоксиде (ДМСО) УФ-излучением при комнатной температуре в течение 6 часов [Тряпкин А.О. и др. Получение алкалоида фаскаплизина и его производных кватернизацией под УФ-излучением // Сборник тезисов первой всероссийской школы по медицинской химии MedChemSchool. Новосибирск. 2021. С. 198].

Несмотря на высокий потенциал данного метода для получения термолабильных производных алкалоида, у него существует ряд существенных недостатков, таких как низкий выход продукта, длительность процесса и сильное влияние природы заместителей в случае использования производных 1-бензоил-β-карболинов, помимо этого применение в качестве растворителя ДМСО может влиять на результаты биоиспытаний синтезируемых веществ из-за сложности очистки от него итогового продукта.

Проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии синтеза фаскаплизина и его производных, позволяющей получать термолабильные производные данного алкалоида.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной проблемы, выражается в следующем:

- расширение существующих возможностей синтеза фаскаплизина и его производных, содержащих разнообразные заместители в различных положениях базовой структуры;

- обеспечение высокого выхода получаемого продукта;

- возможность получения термолабильных производных фаскаплизина;

- сокращение времени синтеза.

Поставленная проблема решается тем, что способ синтеза фаскаплизина и его производных, включающий нагрев раствора, содержащего йод и диметилсульфоксид при температуре 110°С, и воздействие УФ-излучением на раствор полученного 1-бензоил-β-карболина, отличается тем, что предварительно получают 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин, для чего нагревают раствор, содержащий 2-иодацетофенон, молекулярный йод и диметилсульфоксид в течение 1 часа и вносят триптамин или его производное, полученный раствор перемешивают при температуре 110°С в течение 3-4 часов до завершения реакции, затем добавляют воду и проводят экстракцию этилацетатом с последующим отделением и очисткой остатка, полученный 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин растворяют в ацетонитриле и воздействуют на полученный раствор УФ-излучением при температуре -5°С в течение 30-90 минут, после чего отмывают и отделяют полученный целевой продукт.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки «предварительно получают 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин, для чего нагревают раствор, содержащий 2-иодацетофенон, молекулярный йод и диметилсульфоксид в течение 1 часа, затем вносят триптамин или его производное, полученный раствор перемешивают при температуре 110°С в течение 3-4 часов до завершения реакции, затем добавляют воду и проводят экстракцию этилацетатом с последующим отделением и очисткой остатка» описывают технологию получения замещенных 1-(2'-иодбензоил)-β-карболинов, при этом природа заместителей не оказывает существенное влияние на получаемые производные фаскаплизина.

Признаки «полученный 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин растворяют в ацетонитриле и воздействуют на полученный раствор УФ-излучением при температуре –5°С в течение 30-90 минут» описывают режимные характеристики, которые обеспечивают кватернизацию замещенных 1-(2'-иодбензоил)-β-карболинов в фаскаплизин или его производные.

Заявляемый способ осуществляют на стандартном оборудовании в несколько этапов.

1. Получение 1-(2'-иодбензоил)-β-карболина

Смешивают соответствующий 2-иодацетофенон (1 экв.), йод (0,8 экв.) и диметилсульфоксид (ДМСО), полученный раствор нагревают при 110°С в течение 1 часа.

Затем добавляют триптамин (1 экв.) или его производное, полученный раствор перемешивают при 110°С в течение 3-4 часов до завершения реакции (контроль ведут методом тонкослойной хроматографии).

После чего реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры (20-25°С), добавляют воду и 2 раза проводят экстракцию этилацетатом (контроль методом тонкослойной хроматографии).

Полученный экстракт промывают 10 масс. % раствором Na₂S₂O₃, сушат над Na₂SO₄, фильтруют и упаривают при давлении 240 мбар.

Остаток очищают методом Flash-хроматографии с помощью препаративного хроматографа (SepaBean Machine 2, Santai Technologies) на картридже с 4 г силикагеля (частицы 40-60 мкм) с использованием бензола или смеси гексан/бензол (1/1 или 1/2) в качестве элюента при скорости потока 1 мл в минуту и детектировании по светопоглощению элюата на длинах волн 254 и 280 нм.

2. Получение фаскаплизина или его производных

Соответствующий 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин, полученный на этапе 1, растворяют в ацетонитриле, воздействуют на него УФ-излучением в течение 30-90 минут при -5°С, упаривают, остаток отмывают от 1-(2'-иодбензоил)-β-карболина ацетонитрилом или бензолом в зависимости от растворимости образующегося фаскаплизина, после чего отделяют полученный целевой продукт.

2.1 Повторное облучение непрореагировавшего раствора замещенного 1-(2'-иодобензоил)-β-карболина, поскольку реакция кватернизации замещенных 1-(2'-иодбензоил)-β-карболинов в фаскаплизин или его производные протекает только при низкой концентрации целевого продукта.

Для повторного облучения непрореагировавший раствор замещенного 1-(2'-иодобензоил)-β-карболина упаривают при 240 мбар, растворяют в ацетонитриле и снова воздействуют УФ-излучением в течение 30-90 минут при -5°С. Окончание реакции контролируют с помощью тонкослойной хроматографии.

Отделение фаскаплизина или его производного и повторная кватернизация непрореагировавшего замещенного 1-(2'-иодбензоил)-β-карболина обеспечивают высокую степень конверсии исходных соединений и высокий выход целевых продуктов.

После фильтрации фаскаплизин промывают этанолом, выпаривают при давлении 175 мбар и сушат до постоянной массы. Затем продукт растворяют в воде и добавляют водный раствор Na₂CO₃.

Образовавшийся темно-зеленый осадок депротонированной формы продукта отфильтровывают, промывают водой и смывают водным раствором HCl. Полученный раствор упаривают при давлении 30 мбар и высушивают.

Использовали ртутную УФ-лампу высокого давления ДРТ-1000 (лучистый поток в спектральном интервале 240-320 нм).

Спектры ЯМР регистрировали с помощью ЯМР-спектрометра, работающего на частотах 400 МГц (¹Н) и 100 МГц (¹³С). Протонные спектры относили к ТМС в качестве внутреннего стандарта и, в некоторых случаях, к остаточному сигналу используемых растворителей. Углеродные химические сдвиги определяли относительно сигнала ¹³С ТМС или используемых растворителей. Химические сдвиги даны по шкале δ (м.д.). Константы связи (J) даны в Гц.

Кратности обозначаются следующим образом: s (синглет), d (дублет), t (триплет), q (квартет), m (мультиплет) или br (уширенный). Масс-спектры высокого разрешения (HRMS) получали с помощью времяпролетного (TOF) масс-спектрометра (модель Agilent TOF 6210), оснащенного источником электрораспыления для ионизации при атмосферном давлении (ESI).

Примеры конкретного осуществления способа

Пример 1

0,5 ммоль 2'-йодацетофенона и 0,4 ммоль йода добавляют к 2 мл ДМСО, полученный раствор нагревают при 110°С в течение 1 часа.

Затем к раствору добавляют 0,5 ммоль триптамина, и этот раствор перемешивают при 110°С в течение 3 ч до завершения реакции (контроль ведут методом тонкослойной хроматографии).

Затем реакционную смесь охлаждают до температуры 25°С, добавляют 50 мл воды и 2 раза проводят экстракцию 25 мл этилацетата.

Экстракт промывают 10 масс. % раствором Na₂S₂O₃, сушат над Na₂SO₄, фильтруют и упаривают при давлении 240 мбар.

Остаток очищают с помощью Flash-хроматографии среднего давления с использованием бензола в качестве элюента с получением целевого продукта – 1-(2'-йодбензоил)-β-карболина.

0,05 ммоль полученного 1-(2'-йодбензоил)-β-карболина растворяют в 10 мл ацетонитрила, воздействуют УФ-излучением в течение 90 минут при -5°С, упаривают при 226 мбар, остаток отмывают от 1-(2'-йодбензоил)-β-карболина бензолом.

Для повторного облучения раствор непрореагировавшего 1-(2'-йодбензоил)-β-карболина упаривают при 240 мбар, растворяют в 10 мл ацетонитрила и снова воздействуют УФ-излучением в течение 90 минут при -5°С. Окончание реакции контролируют с помощью тонкослойной хроматографии.

Оставшийся на фильтре фаскаплизин смывают этанолом, фильтрат упаривают при давлении 175 мбар и сушат до постоянной массы. Затем продукт растворяют в воде и добавляют водный раствор Na₂CO₃. Образовавшийся темно-зеленый осадок депротонированной формы продукта отфильтровывают, промывают водой и смывают водным раствором HCl. Полученный раствор упаривают при давлении 30 мбар и сушат до постоянной массы.

На выходе получают красное твердое вещество с выходом 91%, по ЯМР и масс-спектрам соответствующее природному фаскаплизину.

Пример 2

0,5 ммоль 2'-йодацетофенона и 0,4 ммоль йода добавляют к 2 мл ДМСО, полученный раствор нагревают при 110°С в течение 1 часа.

Затем к раствору добавляют 0,5 ммоль 5-бензилокситриптамина, и этот раствор перемешивают при 110°С в течение 4 ч до завершения реакции (контроль ведут методом тонкослойной хроматографии).

Затем реакционную смесь охлаждают до температуры 20°С, добавляют 50 мл воды и 2 раза проводят экстракцию 25 мл этилацетата.

Экстракт промывают 10 масс. % раствором Na₂S₂O₃, сушат над Na₂SO₄, фильтруют и упаривают при давлении 240 мбар.

Остаток очищают с помощью Flash-хроматографии среднего давления с использованием смеси гексан/бензол (1/2) в качестве элюента с получением целевого продукта – 6-бензилокси-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина.

0,05 ммоль полученного 6-бензилокси-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина растворяют в 10 мл ацетонитрила, воздействуют УФ-излучением в течение 60 мин при -5°С, упаривают при 226 мбар, остаток отмывают от 6-бензилокси-1(2'-йодбензоил)-β-карболина бензолом.

Для повторного облучения раствор непрореагировавшего 6-бензилокси-1(2'-йодбензоил)-β-карболина упаривают при давлении 240 мбар, растворяют в 10 мл ацетонитрила и снова воздействуют УФ-излучением в течение 60 минут при -5°С. Окончание реакции контролируют с помощью тонкослойной хроматографии.

Оставшийся на фильтре 9-бензилоксифаскаплизин промывают этанолом, фильтрат выпаривают при давлении 175 мбар и сушат до постоянной массы. Затем продукт растворяют в воде и добавляют водный раствор Na₂CO₃. Образовавшийся темно-зеленый осадок депротонированной формы продукта отфильтровывают, промывают водой и смывают водным раствором HCl. Полученный раствор упаривают при 30 мбар и сушат до постоянной массы.

На выходе получают красное твердое вещество с выходом 88%.

ЯМР и масс-спектры показали соответствие 9-бензилоксифаскаплизину: ¹H ЯМР (400 МГц, CD₃OD): δ 9,26 (d, J=6,2 Гц, 1H), 8,87 (d, J=6,2 Гц, 1H), 8,27 (d, J=8,1 Гц, 1H), 7,97–8,03 (m, 2H), 7,92 (t, J=7,6 Гц, 1H), 7,73–7,67 (m, 2H), 7,57 (dd, J=9,0, 2,2 Гц, 1H), 7,48 (d , J=7,3 Гц, 2H), 7,33–7,40 (m, 2H), 7,30 (d, J=7,2 Гц, 1H), 5,22 (s, 2H). ЯМР ¹³С (100 МГц, CD₃OD): δ 181.6, 155.2, 147.1, 142.6, 142.3, 140.5, 136.5, 136.4, 130.8, 127.9, 127.4, 127.1, 125.8, 125.0, 124. 8, 123,8, 122,1, 120,1, 119,3, 115. 7, 114,6, 113,9, 106,7, 104,9, 70,1. HRMS-ESI, m/z: [M]⁺ рассчитано для C₂₅H₁₇N₂O₂⁺ 377,1285, получено 377,1284.

Пример 3

0,5 ммоль 2'-йодацетофенона и 0,4 ммоль йода (0,09 г) добавляют к 2 мл ДМСО, полученный раствор нагревают при 110°С в течение 1 часа.

Затем к раствору добавляют 0,5 ммоль α-трет-бутилтриптамина, и этот раствор перемешивают при 110°С в течение 3,5 часов до завершения реакции (контроль ведут методом тонкослойной хроматографии).

Затем реакционную смесь охлаждают до температуры 23°С, добавляют 50 мл воды и 2 раза проводят экстракцию 25 мл этилацетата.

Экстракт промывают 10 масс. % раствором Na₂S₂O₃, сушат над Na₂SO₄, фильтруют и упаривают при 240 мбар.

Остаток очищают с помощью Flash-хроматографии среднего давления с использованием смеси гексан/бензол (1/1) в качестве элюента с получением желаемого продукта – 6-трет-бутил-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина.

0,05 ммоль полученного 6-трет-бутил-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина растворяют в 10 мл ацетонитрила, воздействуют УФ-излучением в течение 30 минут при -5°С, упаривают при давлении 226 мбар, остаток отмывают от 6-трет-бутил-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина бензолом.

Для повторного облучения раствор непрореагировавшего 6-трет-бутил-1-(2'-йодбензоил)-β-карболина упаривают при 240 мбар, растворяют в 10 мл ацетонитрила и снова воздействуют УФ-излучением в течение 30 минут при -5°С. Окончание реакции контролируют с помощью тонкослойной хроматографии.

Оставшийся после фильтрации 9-трет-бутилфаскаплизин промывают этанолом, выпаривают при давлении 175 мбар и сушат до постоянной массы. Затем продукт растворяют в воде и добавляют водный раствор Na₂CO₃. Образовавшийся темно-зеленый осадок депротонированной формы продукта отфильтровывают, промывают водой и смывают водным раствором HCl. Полученный раствор упаривают при 30 мбар и сушат до постоянной массы.

На выходе получают красное твердое вещество с выходом 92%.

ЯМР и масс-спектры показали соответствие 6-трет-бутилфаскаплизину: ¹H ЯМР (400 МГц, CD₃OD): δ 9,00 (s, 1H), 8,53 (d, J=8,0 Гц, 1H), 8,43 (d, J=8,6 Гц, 1H), 8,08 (d, J=6,8 Гц, 1H), 7,96 (t, J=7,6 Гц, 1H), 7,85 (t, J=7,6 Гц, 1H), 7,77–7,71 (m, 2H), 7,48 (t, J=7,5 Гц, 1H), 1,95 (s, 9H). ЯМР ¹³С (100 МГц, MeOH-d4): δ 182,9, 149,1, 148,8, 141,5, 136,1, 134,7, 131,5, 130,5, 125,5. 125,3, 124,8, 124,4, 124,2, 122,9, 119,6, 119,2, 113,2, 112,0, 36,6, 30,4. HRMS-ESI, m/z: [M]⁺ вычислено для C₂₂H₁₉N₂O⁺ 327,1492, получено 327,1486.

Как сам фаскаплизин, так и полученные производные показывают высокую цитотоксическую активность в отношении раковых клеток, обладая высокой селективностью, что подтверждает высокий потенциал изобретения для разработки противораковых средств.

Полученные данным способом 9-бензилоксифаскаплизин и 6-трет-бутилфаскаплизин вследствие своей термолабильности невозможно было получить ранее при высокотемпературной кватернизации.

Изобретение относится к области химии и фармацевтики, конкретно к способу синтеза фаскаплизина и его производных, который характеризуется тем, что предварительно получают 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин, для чего нагревают раствор, содержащий 2-иодацетофенон, молекулярный йод и диметилсульфоксид, в течение 1 часа и вносят триптамин или его производное. Далее раствор перемешивают при температуре 110°С в течение 3-4 часов до завершения реакции, затем добавляют воду и проводят экстракцию этилацетатом с последующим отделением и очисткой остатка. Полученный 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин растворяют в ацетонитриле и воздействуют на полученный раствор УФ-излучением при температуре -5°С в течение 30-90 минут, после чего отмывают и отделяют целевой продукт. Технический результат заключается в обеспечении способа получения целевого фаскаплизина и его в т.ч. термолабильных производных с высоким выходом, а также сокращении времени синтеза. 3 пр.

Способ синтеза фаскаплизина и его производных, включающий нагрев раствора, содержащего йод и диметилсульфоксид при температуре 110°С, и воздействие УФ-излучением на раствор полученного 1-бензоил-β-карболина, отличающийся тем, что предварительно получают 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин, для чего нагревают раствор, содержащий 2-иодацетофенон, молекулярный йод и диметилсульфоксид, в течение 1 часа и вносят триптамин или его производное, полученный раствор перемешивают при температуре 110°С в течение 3-4 часов до завершения реакции, затем добавляют воду и проводят экстракцию этилацетатом с последующим отделением и очисткой остатка, полученный 1-(2'-иодобензоил)-β-карболин растворяют в ацетонитриле и воздействуют на полученный раствор УФ-излучением при температуре -5°С в течение 30-90 минут, после чего отмывают и отделяют полученный целевой продукт.