Синтез гетероароматических n-b-гликозидов n-ацетилглюкозамина в

Нами установлено , что в межфазных (твердое тело-органический растворитель) условиях тиол-тионные пары меркаптопроизводных 1,3,4-оксади-азола и 1,2,4-триазола в присутствии краун-эфиров (КЭ) легко глюкозаминилируются 2-ацетамидо-3,4,6-три-О-ацетил-2-дезокси-а-1)-глюкопиранозил-хлоридом (I), образуя смесь соответствующих S- и Лф-глюкозаминидов. В то же время 5-сулыронил-бензоксазол-2-тиол, бензтиазол-2-тиол и 3-этил-хиназолин-2-тиол в аналогичных условиях региоселективно образуют исключительно S-P-глюко-заминиды . В литературе отсутствуют сведения о селективности межфазного гликозилирования производными ЛГ-ацетилглюкозамина гетероциклических соединений, вступающих в лактим-лактамные амидо-имидольные таутомерные превращения . Известно лишь, что некоторые гликозил-доноры (нейтральные сахара) избирательно гликозилиру-ют производные (2Я)фталазинона-1 по атомам азота или кислорода, а селективность процесса зависит от его условий и природы заместителя в положении 4 фталазинового цикла . Так, гликозилирование ацетобромглкжозой серебряных солей 4-хлор-и 4-фенил-(2//)фталазинона-1 приводит к соответСокращения: 15С5 — 15-краун-5,18К6- 18-краун-6, ДВ18С6-дибепзо-18-краун-6; МФК — межфазный катализ; КЭ -краун-эфиры; РСА — рентгеноструктурный анализ. * Автор для связи (тел.: (0652) 23-38-85; факс: (0652) 23-23-10; эл. почта: .ua). ствующим О-Р-глкжозидам, в то время, как (2Я)фталазинон-1 в обсуждаемую реакцию не вступает. Для аналогичных натриевых (калиевых) производных, только из 4-фенил-(2#)фталазинона-1 удается (в водно-ацетоновой среде) получить N-$-глкжозид, однако, О-р-глюкозид не образуется вовсе . Продолжая поиск новых эффективных и селективных межфазных реакций гликозилирования гетероциклических соединений, мы рассмотрели глкжозаминилирование а-хлоридом (I) некоторых амидо-имидольных таутомеров , а именно, бензоксазолона-2 (II), 5-метилбензок-сазолона-2 (III), бензтиазолона-2 (IV) (схема) в различных межфазных системах (25°С), в присутствии катализаторов — КЭ и триэтилбензиламмо-нийхлорида (ТЕВАС). РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ По методу А стехиометрическое глюкозами-нилирование азолов (H)-(IV) осуществляли аналогично описанному нами в среде сухого ацетонитрила, в присутствии безводного карбоната калия и каталитических количеств 15-краун-5 (15С5), бензо-18-краун-6 (В18С6) либо дибензо-18-краун-6 (DB18C6). При проведении реакции в двухфазной системе водная щелочь-хлороформ (метод Б, согласно ) избыток гли-козил-акцептора перемешивали с а-хлоридом (I), основанием служил гидроксид калия, а межфаз- 615 616 КУРЬЯНОВ и др. ОАсАс X» -ч^- X \*- NHAc («Hiv) (VHvii) (II), (V) R = Н, X = О (III), (VI) R = Me, X = О (IV), (VII) R = H, X = S Схема синтеза N-B-глюкозаминидов 2-оксобензазолов (V)-(VII). R (VIII) ными катализаторами — ТЕВАС или 15С5. Метод В заключался в гликозилировании указанных азолов в присутствии суспензии гидрида натрия в минеральном масле, процесс проводили аналогично методу А (см. «Эксперимент, часть»). Контроль состава реакционной смеси осуществляли с помощью ТСХ, определяя время полной конверсии гликозил-донора (I), полученные продукты (VMVII) в чистом виде выделяли колоночной хроматографией и исследовали с помощью Н-ЯМРспектроскопии и рентгеноструктурного анализа (РСА). Условия проведения межфазных реакций, а также выходы целевых продуктов приведены в табл. 1. Обнаружено, что в описанных выше условиях, реакция гликозилирования (методы А-В) протекает региоселективно, приводя исключительно к М-Р-гликозаминидам 2-оксобензазолов (V)-(VII), и, в заметных количествах, известному в подобных процессах побочному продукту — 2-меТаблица 1. Условия получения N-P-глюкозаминидов (V}- VII)* ГликозидОснование/методСоотношение азол : а-хлорид (I): ос-Катализатор,ВремяВыход, % нование (моль/моль)МОЛ. 70рбаКЦИИ,Ч (V)К2СО31:1:1-1031 (V)К2СО31:1:4.5-6.538 (V)К2СОз/А1: 1.115С5,204.561 (V)К2СОз/А1 : 1: 1В18С6,20948 (V)К2СОз/А1 : 11DB18C6, 20943 (V)К2СОз/А1: 1¦4.515С5,20464 (V)**КОН/Б2: 1.1.85ТЕВАС, 805.546 (V)**КОН/Б2: 11.8515С5, 80743 (V)NaH/B1 :1: 1.115С5,207.555 (VI)К2СО31:1Л-1128 (VI)К2СО31:14.5-7.533 (VI)К2СОз/А1: 1115С5,204.558 (VI)KjCOj/A1:14.515С5.20462 (VI)NaH/B1 :11.115С5,20757 (VI)**КОН/Б2:11.85ТЕВАС, 80545 (VI)**КОН/Б2:11.8515С5,80746 (VII)KjCCtyA1 : 115С5,20352 (VII)К2СОз/А1 :4.515С5,20262 * Где не указано особо, растворитель — CH3CN; время реакции соответствует полной конверсии хлорида (I), контрольТСХ. ** Растворитель СНС13. БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ том 32 № 6 2006 СИНТЕЗ ГЕТЕРО АРОМАТИЧЕСКИХ /У-Ц-ГЛИКОЗИДОВ… I. 617 Таблица 2. Величины химических сдвигов протонов в Н-ЯМР-спектрах синтезированных соединений (V -(VII) Группа или атом(V)(VI)(VII) HI (Ju)5.66 д (9.3)5.65 д (9.9)5.87 д (9.9) H2(72i3)4.58 ддд (9.6)4.55 ддд (9.6)4.69 ддд (9.5) НЗ (J3A)5.37 дд (9.9)5.37 дд (9.8)5.35 дд (9.3) Н4(/45)5.28 дд (9.5)5.23 дд (8.7)5.26 дд (9.0) H5.H64.18 m4.16 m4.18 m NHAc1.63 c1.64 c1.63 c OAc1.94 c, 2.02 с1.94 c, 2.02 с1.92 c, 2.02 с 2.03 c2.04 c2.04 c NH(ywu)8.09 д (9.3)8.07 д (9.0)8.05 д (9.0) Alk-2.38 c- 7.20 m,6.97 д, 7.21 д7.21т, 7.37 т 7.35 д, 7.59 д7.41c7.62 д, 7.73 д тил-(3,4,6-три-0-ацетил-1,2-дидезоксн-сс-Ј-глюко-пирано)—2-оксазолину (VIII). Последний идентифицирован нами с помощью заведомого образца (ТСХ) только в реакционной смеси, поскольку неустойчив и разрушается в условиях колоночной хроматографии. Соответствующие продукты 0-алкилирования при этом не образуются. С9 ою С14 С18 Молекулярная структура iV-p-nroiccnaMiiiinfla (V). Установлено (табл. 1), что использование 15С5 по методу А обеспечивает минимальное время реакции (2-4.5 ч) и лучшие выходы (52-64%) N-глико-зидов (V)- VII). В экспериментально найденных оптимальных условиях, при стехиометрическом соотношении реагентов, даже при увеличении (в 4.5 раза) количества карбоната калия, время конверсии субстрата и выходы продуктов (V)-(VII) изменяются незначительно. Замена 15С5 на В18С6 либо DB18C6 уменьшает скорость гликозилированпя в 2 раза, а выход гликозида (V) — на 20% (табл. 1). В отсутствие КЭ выходы целевых продуктов заметно понижаются, а время реакции увеличивается. Использование избытка азола, водного гид-роксида калия и почти стехиометрического количества (80 мол. % по сс-хлориду) ТЕВАС (метод Б, табл. 1) приводит (в сравнении с методом А) к понижению выходов гликозидов (V), (VI) на 20%. Замена ТЕВАС на 15С5 не сказывается на выходах целевых продуктов (V), (VI), однако время конверсии а-хлорида (I) увеличивается, что согласуется с известными представлениями о каталитических свойствах четвертичных аммониевых солей и КЭ в таких межфазных системах . По методу В гликозиды (V), (VI) получены с выходами, практически аналогичными, что и по методу А, однако, за гораздо больший промежуток времени (табл. 1). Строение синтезированных соединений доказано методами спектроскопии Н-ЯМР и РСА. Тот факт, что в Н-ЯМР-спектрах (табл. 2) выделенных индивидуальных соединений (V)-(VII) величины химических сдвигов и КССВ апомерпого протона (5 5.65-5.87 м.д., У1 2 9.3-9.9 Гц), а также других скелетных протонов, близки к таковым, описанным нами ранее для //-гликозидов , позволяет предположить образование именно N-$-D-глюкозаминидов, но не соответствующих О-гликозидов. Тем не менее подобный вывод, без сомнения, требует однозначного доказательства. С этой целью нами было проведено рентгено-структурное исследование синтезированного соединения (V) (рисунок, табл. 3-5), оказавшегося, как и ожидалось, N-P-D-глюкозаминидом. Координаты атомов, величины длин связей и торсионных углов в полном ацетате (V) приведены в табл. 3-5. В кристалле соединения (V), ше-стичленный пиранозный цикл находится в кон-формации 4С\ (кресло, параметры складчатости: 5 = 1.14,0 = 4.9°, Ч* = 9.7° ). Все заместители в цикле занимают экваториальное положение. Обращает на себя внимание различие в длинах связи Csp3-O в углеводном остатке (О1-С5 1.431(6) А и О1-С1 1.399(5) А), которое является следствием проявления аномерного эффекта и описано для родственных соединений (см., например, ). Таким образом, нами установлено, что глкжо-заминилирование азолов (II)-(IV) в условиях исследованных межфазных процессов (наиболее эффективным и удобным из которых является метод А) региоселективно приводит к соответствующим //-Р-гликозидам. Впервые сделанное, на примере соединения (V), сопоставление данных РСА и Н-ЯМР-спектроскопии подобных объектов, на наш взгляд, позволяет в дальнейшем использовать величины химических сдвигов протонов и КССВ для выявления и однозначной БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ том 32 № 6 2006 618 КУРЬЯНОВ и др. Таблица 3. Координаты (хЮ4, А) и (в скобках) эквивалентные изотропные тепловые параметры (xlO3, A2) атомов в кристалле соединения (V) АтомXУzЩщ) N13215 (7)11942(3)1754 (2)26(1) N26110(6)11927(3)851 (2)19(1) 015645 (5)10281 (2)812(1)25(1) О29243 (6)11402(3)1243 (2)44(1) ОЗ8943(6)12892 (3)868 (2)37(1) 046032(6)12928 (3)1909 (1)38(1) 053529 (5)10117(2)2315(1)26(1) 06-9(7)10299 (3)2398 (2)52(1) 073121 (6)8494 (2)1663 (1)29(1) 085991 (9)7560 (3)1804(2)58(1) 095405 (7)8744 (2)124(1)34(1) 0105657 (7)7144(3)-10(2)42(1) С14746(8)11137(3)1003 (2)22(1) С24447(9)11118(3)1591 (2)22(1) СЗ3364 (9)10186(4)1765 (2)25(1) С44419(9)9306 (3)1524 (2)22(1) С54472 (9)9425 (3)939 (2)27(1) С68169(8)12000 (4)1019(2)30(1) С77337 (9)13370(4)628 (2)27(1) С87372(12)14293 (4)419(2)43(2) С95540(11)14621 (4)207 (2)43(2) СЮ3729(11)14074 (4)194(2)42(2) СП3674 (9)13128 (4)405 (2)27(1) С125537 (8)12792 (3)615 (2)22(1) С134120(10)12806 (4)1891 (2)33(1) С142592(11)13595 (4)2000(3)52(2) С151691(10)10207 (4)2594 (2)33(1) С162142(11)10168 (4)3160(2)40(2) С174092(13)7660 (4)1823 (2)39(2) С182537 (13)6963 (4)2035 (2)56(2) С195543 (10)8596 (3)670 (2)31(1) С205454 (8)7942 (4)-179(2)29(1) С215292(13)8200 (4)-733 (2)53(2) идентификации продуктов iV-P-гликозилирования такого типа. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Температуры плавления определяли на приборе ПТП-1, оптическое вращение (20-22°С) — на поляриметре Polamat-A Ощина волны А, 5 6 нм). Н-ЯМР-спектры получены для растворов в DMSO-^ на приборе Varian VXR-300 (300 МГц), внутренний стандарт — тетраметилсилан. Реитгеиоструктурпое исследование. Кристаллы соединения (V) ромбические, C21H24N2O10, при -109°С а = 6.305(1), Ъ = 13.778(4), с = 25.804(5) А, V = 2241.7(9) А3, Мг = 464.42, Z = 4, пространственная группа Р2{1{1Ь с/ВЬ1Ч = 1.376 г/см3, ц(МоАГц) = = 0.111 мм»1, F(000) = 976. Параметры элементарной ячейки и интенсивности 2294 независимых отражений измерены на автоматическом четырех-кружном дифрактометре Siemens P3/PC (МоАГа, графитовый монохроматор, 0/20-сканирование, 20тах = 50°). Структура расшифрована прямым методом по комплексу программ SHELXTL . Положения атомов водорода выявлены из разностного синтеза электронной плотности и уточнены по модели «наездника» с Ј/изо = пижъ неводородного атома, связанного с данным водородным (и = 1.5 для метальных групп и п = 1.2 для остальных атомов водорода). Структура уточнена по квадратам структурных амплитуд, полноматричным методом наименьших квадратов, в анизотропном приближении для неводородных атомов (до wR2 = 0.108), по 2219 отражениям (/?[ = 0.046 по 1295 отражениям с F 4o(F), S = 0.931). Окончательные координаты атомов приведены в табл. 3, длины связей и валентные углы — в табл. 4 и 5 соответственно. ТСХ проводили на пластинках Sorbfil-АФВ-УФ (Сорбполимер, Россия). Вещества обнаруживали обработкой 2% раствором серной кислоты в бутаноле-1 с последующим нагреванием при 200-300°С. Использовали систему растворителей бензол-этанол, 10 : 1. Для разделения веществ колоночной хроматографией использовали Kieseigel 60 (0.063-0.200 мм, Merck); элюент: бензол->-бензол-пропанол-2, 20 : 1. Данные элементного анализа синтезированных соединений соответствуют расчетным значениям. Бензоксазолои-2, 5-метилбензоксазолон-2, бенхшазолон-2 получали по методике, приведенной в работе . Соединение-свидетель оксазо-лин (VIII) синтезировали по методу Лемье . Использовали ТЕВАС (99%. Aldrich), краун-эфи-ры 15С5 (98%), В18С6 (98%), DB18C6 (98%) (Физико-химический институт им. НАН Украины). Ацетонитрил кипятили над оксидом фосфо-pa(V), фракционировали, кипятили над свеже-прокаленным поташем, перегоняли, дистиллат фракционировали, используя колонку Вигре. Сухой К2СО3 получали прокаливанием (5 ч) при 340-360°С. Метод А. К раствору 0.5 г (1.37 ммоль) хлорида (I) в 30 мл сухого ацетонитрила прибавляли 1.37 ммоль соответствующего азола (II)-(IV), 0.85 г (6.17 ммоль) мелкоизмельченного безводного К2СО3, 0.054 мл (0.274 ммоль) 15С5 и перемешивали при комнатной температуре до полной конверсии хлорида (I) (ТСХ). Твердую фазу отфильтровывали, растворитель удаляли досуха БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ том 32 № 6 2006 СИНТЕЗ ГЕТЕРОАРОМАТИЧЕСКИХ ЛГ-р-ГЛИКОЗИДОВ… I. 619 Таблица 4. Длины связей (А) в кристалле соединения (V) N1-C131.367 (7)N1-C21.438 (6) N2-C61.373 (6)N2-C121.386(6) N2-C11.441 (6)О1-С11.399(5) О1-С51.431 (6)О2-С61.211(6) ОЗ-С71.357(6)ОЗ-С61.379(6) О4-С131.218(7)О5-С151.371 (6) О5-СЗ1.425 (6)О6-С151.193(7) О7-С171.366(7)О7-С41.432 (6) О8-С171.206(8)О9-С201.353 (6) О9-С191.427 (6)О10-С201.191 (6) С1-С21.529(7)С2-СЗ1.522 (7) СЗ-С41.517(7)С4-С51.518 (7) С5-С191.498(7)С7-С81.382 (8) С7-С121.388(7)С8-С91.356 (9) С9-С101.368(9)С10-С111.413 (8) С11-С121.374(7)С13-С141.480(8) С15-С161.487(8)С17-С181.477 (9) С2О-С211.476(8) при пониженном давлении, продукты (V)-(VII) выделяли колоночной хроматографией. Метод Б. Смесь 1.25 г (3.42 ммоль) хлорида (I), 6.84 ммоль азола (II), (III), 0.62 г (2.73 ммоль) ТЕВАС, 12.5 мл хлороформа и 5 мл 1.25 н. водного раствора гидроксида калия перемешивали при комнатной температуре до полной конверсии хлорида (I) (контроль ТСХ). Органический слой отделяли и промывали раствором 1 н. КОН (5 мл) и водой (2 х 10 мл). Экстракт сушили безводным Na2SO4, фильтровали, растворитель удаляли досуха при пониженном давлении, продукты (V), (VI) выделяли колоночной хроматографией. Метод В. К раствору 1.37 ммоль азола (II), (III) в 30 мл сухого ацетонитрила прибавляли 0.06 г (1.64 ммоль) 60%-ной суспензии гидрида натрия в минеральном масле и перемешивали 1 ч при комнатной температуре. К полученной суспензии натриевой соли прибавляли 0.5 г (1.37 ммоль) хлорида (I) и 0.054 мл (0.274 ммоль) 15С5 и перемешивали при комнатной температуре до полной конверсии гликозил-донора (контроль ТСХ). Твердую фазу отфильтровывали, растворитель удаляли досуха при пониженном давлении, продукты (V), (VI) выделяли колоночной хроматографией. 3-ЛЧ2-Ацетамидо-3,4,6-три-0-ацетил-2-дезок-си-Р-Д-гл1окопира11О311л)-бензоксазоло11-2 (V). Т. пл. 187-189°С, 54б-71° (с 1.0; хлороформ). 3-М-(2-Ацетамидо-3,4,6-три-0-ацетил-2-дез-окси-р-/)-гл10коиира110зил)-5-метнлбеизоксазоТаблица 5. Валентные углы (град) в кристалле соединения (V) C13-N1-C2122.5 (5)C6-N2-C12108.8 (4) C6-N2-C1122.2 (4)C12-N2-C1127.8 (4) С1-О1-С5113.9(3)С7-ОЗ-С6107.4 (4) С15-О5-СЗ117.1(4)С17-О7-С4118.5(5) С20-О9-С19116.9(4)O1-C1-N2107.4 (4) С20-О9-С19116.9(4)O1-C1-N2107.4 (4) N1-C2-C3109.7 (4)N1-C2-C1110.0(4) СЗ-С2-С1111.3(4)О5-СЗ-С4108.8 (4) О5-СЗ-С2108.5 (4)С4-СЗ-С2110.9(4) О7-С4-СЗ105.7(4)О7-С4-С5110.3(4) СЗ-С4-С5109.4 (4)О1-С5-С19106.8 (4) О1-С5-С4109.1