РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СИНТЕЗА ПРИРОДНЫХ ФЕНОЛГЛИКОЗИДОВ, ПРОИЗВОДНЫХ ВАНИЛИНОВОГО СПИРТА - Студенческий научный форум

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СИНТЕЗА ПРИРОДНЫХ ФЕНОЛГЛИКОЗИДОВ, ПРОИЗВОДНЫХ ВАНИЛИНОВОГО СПИРТА

Аветян Д.Л. 1, Степанова Е.В. 1
1федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В последнее время большое внимание уделяется лекарственным препаратам, изготовленным на основе растительного сырья. Малая токсичность и высокая эффективность делают такие препараты привлекательными для применения в медицинской практике в качестве замены синтетических препаратов или в комбинации с ними. При изучении химического состава лекарственных растений было получено большое число биологически активных веществ. К таким веществам относятся фенолгликозиды, содержащиеся в растениях различных родов и семейств.

Так, фенолгликозид ваниллолозид 5(Рис.1) был выделен из бутанольного экстракта тычинок лотоса орехоносного(Nelumbonucifera)[1], из надземных частей шандры (Marrubium thessalum) [2], корней колокольчика (Adenophora) [3] и др. Исследования биологической активности ваниллолозида 5 показали, что он обладает высокой активностью по отношению к раковым клеткам HeLa (шейки матки) и MCF-7 (молочной железы) [2]. Кроме того, была показана его исключительная активность по ингибированию фермента ацетилхолинэстеразы [1], что позволяет рассматривать его в качестве перспективного препарата для лечения болезни Альцгеймера.

Фенолгликозид 7-O-транс-кофеоилваниллолозид 9 был получен из Strychnos axillaris Colebr. [4]. Являясь структурным аналогом ваниллолозида 5,гликозид 9, по-видимому, обладает схожей биологической активностью и, кроме того, проявляет специфические фармакологические свойства благодаря наличию остатка кофейной кислоты.

Оба этих гликозида содержатся в ряде различных растений и могут быть выделены из них, например, при помощи экстракции с последующим хроматографическим разделением. Несмотря на это, получение подобных веществ из растений вызывает множество трудностей, так как требует больших затрат натурального, зачастую малодоступного сырья, особых технологий его обработки, а выходы при этом составляют не более нескольких миллиграмм.

Данная проблема может быть решена путём химического синтеза. Однако, не смотря на обилие исследований в области природных гликозидов, крайне мало работ, посвящённых синтезу этих соединений. Так, в литературе нет упоминаний о синтезе ваниллолозида 5 и его производных. Таким образом, в данной работе впервые предложен синтетический способ получения этих гликозидов. Кроме того, синтетический метод позволяет получать фенолгликозиды различных структур, в том числе ранее ненайденные в природе, не описанные в литературных источниках, однако обладающие потенциальной биологической активностью.

Таким образом, основной задачей данной работы было разработать схемы синтеза природных гликозидов на основе ванилинового спирта из наиболее простых и доступных следующих реагентов. Целевыми веществами были: ваниллолозид 5,7-O-транс-кофеоилваниллолозид 9 и 7-O-бензоилваниллолозид 8.

Рисунок . Схема синтеза ваниллолозида 5: a – 1. Ac2O, HClO4, 2. P4, Br2, H2O, 2ч; b – Ag2O, 10, хинолин, 2ч; c – NaOH, 10, ацетон, RT, 4ч; d – K2CO3, 10, ацетон, 56°C; e – NaBH4, CTMAB, CHCl3, H2O, 25-40°С, 4-6ч; f – MeOH, MeONa;

В качестве исходных субстратов были использованы глюкоза 1 и ванилин 10 (Рис.1). На первой стадии проводили one-potреакцию ацетилирования-бромирования глюкозы. Ацетилирование проводится с целью защиты спиртовых групп моносахарида, так как в дальнейших реакциях они могут быть атакованы другими реагентами, что приведёт к появлению большого количества побочных продуктов, а также для предотвращения мутаротации. Бромирование приводит к получению хорошего углеводного донора с легкоуходящей группой при аномерном атоме углерода 2.

На второй стадии для получения ванилинозида 3 осуществляли гликозилирование ванилина 10 полученным гликозидным донором 2. В качестве катализатора был использован оксид серебра. Это позволяет получать довольно большие для реакций гликозилирования фенолов выходы, 60% в данном синтезе. Кроме того, были проведены синтезы с использованием более дешёвых реагентов, карбоната калия и гидроксида натрия, выходы при которых не превышали 31%. Таким образом, использование дорогого оксида серебра вполне оправдано, учитывая, что после реакции его легко регенерировать для дальнейшего использования из образующегося при реакции с азотной кислотой бромида.

На стадии восстановления гликозида 3 до гликозида 4 был использован борогидрид натрия (NaBH4), в межфазовых условиях, который известен хорошей селективностью при восстановлении альдегидных групп до спиртовых [5]. Учитывая разную растворимость гликозида 3 и NaBH4 в воде и органических растворителях, для проведения этой реакции мы использовали катализатор фазового переноса CTMAB (цетилтриметиламмоний бромистый).

Реакция снятия защитных ацетильных групп может быть проведена в присутствии щёлочи, либо алкоголята щелочного металла. Ацетильные группы в щелочной среде легко подвергаются гидролизу, а гликозидная связь при этом устойчива, в результате чего образуется целевое вещество 5.

Для подтверждения структуры полученного вещества были сняты спектры ЯМР 1H и 13C, которые совпадают с ранее полученными спектрами выделенного из растений ваниллолозида в работе [3].

Для синтеза других производных ванилинового спирта из полученного фенолгликозида 4, была синтезирована кофейная кислота по следующей схеме (Рис. 2):

Рисунок . Схема получения ацетата кофенйной кислоты: j – AlCl3, CH2Cl2, Py, 40-50°C, 24ч; k – малоновая кислота, Py/Pip, 80°C, 4ч; l – 5 eq. Ac2O, Py, 24ч; m – SOCl2, 48ч.

Сначала по методу, описанному в [6], был получен c выходом 82% пирокатеховый альдегид 11. В дальнейшем при малоновом синтезе из него была получена кофейная кислота 12 [7]. Ацетилирование производилось в пиридине с ангидридом уксусной кислоты [8]. Эта стадия необходима, так в дальнейшем этерификация должна проходить исключительно между кофейной кислотой – её ацетатом 13 – и полностью ацетилированным по спиртовым группам глюкозы гликозиду 9. Хлорангидрид 14 получается по реакции с тионилхлоридом.

Рисунок . Синтез целевых гликозидов 8, 9: g – PhOCl, 2 eq. Py, CHCl3, 24ч; h14, PhOCl, 2 eq. Py, CHCl3, 24ч; i – HCl/EtOH/CHCl3 (3:1:1).

Далее в хлороформе в присутствии двойного избытка пиридина проводятся реакции этерификации гликозида 4 с хлорангидридом бензойной кислоты и хлорангидридом 14. В результате получаются полные ацетататы гликозидов 6 и 7, структуры которых подтверждены с помощью методов спектроскопии.

На стадии получения целевых гликозидов 8 и 9 производилось селективное снятие ацетильных групп в системе HCl/EtOH/CHCl3. Структура нового вещества 8, 7-O-бензоилваниллолозида, была подтверждена результатами ЯМР 1H и 13C. Строение соединения 9, 7-O-транс-кофеоилваниллолозида, также было подтверждено методами спектроскопии. Полученные спектры совпали со спектрами из работы [4]. Кроме того, спектры 6 и 8, 7 и 9 совпадают насколько это возможно по одинаковым структурным единицам.

Таким образом, впервые синтетическим путем был получен природный гликозид ваниллолозид (vanilloloside) 5.Впервые был полным синтезом был получен природный гликозид 7-O-транс-кофеоилваниллолозид 9, выделенный из Strychnos axillaris Colebr. [4]. Структура этого соединения была определена на основании спектроскопического анализа. Физико-химические характеристики синтезированного образца 7-O-транс-кофеоилваниллолозида 9, полностью совпадают с литературными данными [4]. Таким образом, в результате «встречного» синтеза была подтверждена структура этого природного гликозида. Впервые был получен аналог природного гликозида, не упоминавшийся ранее в литературных источниках и не найденный в природе 7-O-бензоилваниллолозид 8. Для всех синтезированных целевых и промежуточных веществ были получены данные ВЭЖХ, масс-спектрометрии, ИК- и УФ-спектроскопии, ЯМР-спектры 1H, и температура плавления. Для всех ранее известных веществ, эти данные совпадают с литературными.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 14-03-00743а

Литература

  1. Jung, H.A., Jung, Y.J., Hyun, S.K., Min, B.S., Kim, D.W., Jung, J.H., Choi, J.S. Selective Cholinesterase Inhibitory Activities of a New Monoterpene, Diglycoside and Other Constituents from Nelumbo nucifera Stamens // Biol. Pharm. Bull., 2010, 33(2) 267—272

  2. Argyropoulou, A., Samara, P., Tsitsilonis, O. and Skaltsa, H. Polar Constituents of Marrubium thessalum Boiss. & Heldr. (Lamiaceae) and their Cytotoxic/Cytostatic Activity // Phytother. Res., 2012, 26, 1800–1806

  3. Yuka, K., Motonori, F., Yasuaki, H., Yumiko, H., Shiho, U., Toshiyuki, A., Kazuo, T. Novel phenolic glycosides, adenophorasides A–E, from Adenophora roots // J. Nat. Med., 2010, 64, 245–251

  4. Atsuko, I., Yasuhiro, T., Naotaka, N., Toru A., Toyoyuki N., Takao T. Phenolic and iridoid glycosides from Strychnos axillaris // Phytochem., 2008, 69(5), 1208-1214

  5. Stepanova, E.V., Belyanin, M.L., Filimonov, V.D. Synthesis of acyl derivatives of salicin, salirepin, and arbutin // Carbohydr. Res., 2014, 388, 105-111.

  6. Jian-Ying, F., Zai-Qun, L.Phenolic and Enolic Hydroxyl Groups in Curcumin: Which Plays the Major Role in Scavenging Radicals? // J. Agric. Food Chem., 2009, 57 (22), 11041–11046

  7. Aamer, S., Parvez, A. M., Sumera, Z., Muhammad, S. K., Abdul, M., Mohammad, S., Jameshed, I. Synthesis, cytotoxicity and molecular modelling studies of new phenylcinnamide derivatives as potent inhibitors of cholinesterases // European J. of Med. Chem., 2014, 78, 43-53

  8. Tran, H. T., Michiya, M., Mitsuru, A. Thermally stable and photoreactive polylactides by the terminal conjugation of bio-based caffeic acid // Chem. Commun., 2008, 3918-3920

Просмотров работы: 1310