Стереоселективный синтез новых бета-пролиновых олигопептидов с потенциальной биологической активностьюНИР

Stereoselective synthesis of new beta-proline oligopeptides with potential biological activity

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 23 марта 2018 г.-24 марта 2019 г. Стереоселективный синтез новых бета-пролиновых олигопептидов с потенциальной биологической активностью
Результаты этапа: Разработаны эффективные протоколы асимметрического синтеза при помощи хиральных вспомогательных элементов. Осуществлен синтез новых органических соединений c высокоупорядоченной пространственной структурой.
2 23 марта 2019 г.-25 марта 2020 г. Стереоселективный синтез новых бета-пролиновых олигопептидов с потенциальной биологической активностью
Результаты этапа: В ходе реализации проекта был осуществлен синтез новых незамещенных β-пролиновых олигомеров с помощью подхода циклоприсоедительной олигомеризации [1-3]. Основой данного метода является последовательное применение реакций N-ацилирования пирролидинового производного акрилоил хлоридом и стереоселективного 1,3-диполярного циклоприсоединения образующегося пространственно затрудненного акриламида и соответствующего иминоэфира (Схема 1) [1]. Предложенная методология позволяет создавать сложные архитектуры с разнообразными заместителями в боковой цепи (2 и 5 положение каждого пирролидинового кольца) непосредственно в процессе создания главной β-последовательности. Схема 1. Нами было решено расширить границы применения этот метода для получения незамещенных β-пролиновых олигопептидов. Новый подход универсален и позволяет наращивать β-последовательность как звеном с разнообразными заместителями в боковой цепи (две стадии), так и звеном без заместителей в боковой цепи (три стадии) (Схема 2.) Схема 2. Следуя разработанной стратегии, с использованием различных хиральных вспомогательных элементов, нами были получены незамещенные β-пролиновые олигомеры с числом пирролидиновых звеньев до трех включительно. Также были получены их различные производные (амиды, сульфамиды, карбаматы). Представленные соединения получены в количествах от 0.05 г до 7.5 г. Строение и состав олигомеров были подтверждены 1H, 13C ЯМР и масс-спектроскопией высокого разрешения (HRMS). Также, с использованием различных АИ, нами были получены β-пролиновые олигомеры с разной степенью функционализации пирролидиновых звеньев. Пространственное строение мономеров будет установлено рентгеноструктурными исследованиями их сульфамидов и полученных из них олигомеров. В дальнейшем предполагается изучение вторичной структуры β пролиновых олигомеров и их биологической активности. Соединения, содержащие прегнановый фрагмент были исследованы на цитотоксическую активность. Так, результаты МТТ-тестов выявили для незамещенного мономера 8 цитотоксическую активность по отношению к опухолевым клеткам человека линии HeLa, нативным (IC50, мкМ, 200±26) и эстрадиол-стимулированным (IC50, мкМ, 160±15). Синтез нового класса энантиомерно чистых олигонуклеотидов на основе упорядоченного β-пролинового каркаса основывался на методе циклоприсоедительной олигомеризации. Исходными соединениями для синтеза таких олигомеров, в предложенном нами синтетическом подходе, являются соответствующие энантиомерно чистые β-пролиновые олигомеры, в которых каждый 5-ароматический фрагмент представляет собой 1,3-диметокси-пиримидин-5-овый фрагмент. Синтетическая схема была начата с получения исходного альдегида 4. Соединение 38 было получено в четыре стадии из тимина с общим выходом 24%. В реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения использовался новый азометиновый илид, генерируемый из основания Шиффа 32, которое в свою очередь было получено с хорошим выходом из коммерчески доступного альдегида 30. В результате реакции асимметрического 1,3-диполярного циклоприсоединения L-ментилакрилата и цис-азометинового илида, генерируемого из соответствующего основания Шиффа 32 под действием ТЭА и ацетата серебра AgOAc, был получен циклоаддукт 33. Схема 3. Данная реакция протекает с образованием одного эндодиастереомера. Таким же образом из D-ментилакрилата был получен второй циклоаддукт 34 (Схема 4). Схема 4. Следуя разработанной стратегии, нами были получены 2,4-диметокси-пиримидин-5-ил-замещенные β-пролиновые олигомеры двух зеркальных рядов с числом пирролидиновых звеньев до трех включительно. Представленные соединения получены в количествах от 0.025 г до 0.5 г. Строение и состав олигомеров были подтверждены 1H, 13C ЯМР и масс-спектроскопией высокого разрешения (HRMS). Кислотное деметилирование соединения 48 мы осуществили нагреванием в метаноле, в присутствии 1М изопропанольного раствора HCl при 60 °С в течение 1 часа. Соединение 54 было получено в виде аналитически чистого гидрохлорида с выходом 76% (Схема 5) [5]. Схема 5. Пирролидин 54 может рассматриваться как структурный аналог нуклеозида. Кислотное деметилирование соединения 48 в тех же условиях приводит к неразделимой смеси гидрохлоридов (Схема 6). Схема 6. Таким образом, нами продемонстрирована возможность применения метода циклоприсоединительной олигомеризации для асимметрического синтеза новых C-азануклеозидов и пептидно-нуклеиновых кислот на основе β-пролинового каркаса, разработана стратегия синтеза новых C-азануклеозидов. С использованием разработанной методологии 1,3-ДЦ АИ, получены новые индивидуальные соединения, функционализацированные структурными предшественниками урацильного фрагмента, и содержащие упорядоченный β-пролиновый молекулярный каркас. Для реализации направления, связанного с исследованием влияния структурных особенностей субстратов на асимметрическую индукцию реакций 1,3-ДЦ, были использованы акриламиды и азометиновые илиды, содержащие в ароматическом цикле электроноакцепторный заместитель. Первой стадией синтеза акриламидов является реакция 1,3-диполярного циклоприсоедиения L-ментил акрилата 2 и иминоэфиров 43a-с, в результате которой стререоселективно образуются циклоаддукты 44a-с соответственно. Соединения 44a-с трансформировали в акриламиды 45a-с под действием ТЕА, акрил хлорида в ДХМ при 0 oС (Схема 19). Схема 19. При взаимодействие акриламидов 45a-c с соответствующими иминоэфирами 43a-c, в условиях реакции 1,3-ДЦ, было зафиксировано образование альтернированных димеров 46a-c, но в случае с электроноакцепторными заместителями в реагирующих компонентах было зафиксировано образование и гомохиральных димеров 47a-b (по результатам 1H ЯМР реакционной смеси) (Схема 20). Схема 20. Полученные данные демонстрируют, что наличие электроноакцепторного заместителя в молекуле субстрата влияет на стереоселективность реакции 1,3-ДЦ хиральных акриламидных диполярофилов и АИ и обеспечивает получение функционализированных β-пролиновых дипептидов как с альтернированным, так и с однородным по абсолютной конфигурации строением мономерных звеньев 5-Ar-2-ПКК, формирующих β-пептидный каркас. Детальное исследование пространственного строения и конформаций полученного акриламида 57d и синтезированных из него дипептидов 58d и 59d было проведено совместно с Алексеем Борисовичем Манцызовым (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва) методами корреляционной спектроскопии ЯМР. Были определены структурные характеристики и конформационные населенности всех трех исследуемых β-Pro олигомеров 57d-59d в ДМСО-d6 растворах при комнатной температуре (Таблица 5). Таблица 5. Соединение Населенность [%] Z E 57d 83 17 58d 84 16 59d 60 40 Обнаружено, что димеры 58d и 59d присутствуют в растворе в виде 2-х конформаций, причем, как и для олигомеров, изученных ранее, наиболее населенной оказывается конформация Z (Схема 25). Схема 25. Таким образом, при исследования влияния электроноакцепторных заместителей на селективность реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения, проведен синтез моно- и димеров 5-аррилпирролидин-2,4-дикарбоновой кислоты со следующими группами в ароматическом кольце: 2-NO2, и 4-NO2, 4-CN. Определены конформационные населенности новых мономерных акриламидов и димеров. Обнаружено, что электроноакцепторные заместители, находящиеся в пара-положениях бензольных колец реагирующих компонентов, предположительно, слабо влияют на стерехимию процесса (de 20-28%). Введение же объемной электроноакцепторной группы в орто-положение (например орто-NO2 или ранее исследованная орто-CF3 [103]) приводит к образованию как альтернированного, так и гомодимера (de 20-28% для 58b).

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы

№ Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. Sokolov_MN.pdf Sokolov_MN.pdf 358,0 КБ 22 января 2019 [SokolovMN]
2. Тезисы доклада Tezisyi_Sokolov_Kudryavtsev_2019.pdf 234,8 КБ 1 ноября 2019 [SokolovMN]
3. Тезисы доклада Tezisyi_Sokolov_Kirsanova_2019.pdf 277,6 КБ 1 ноября 2019 [SokolovMN]