Синтез тиотерпеноидов пинанового ряда и их влияние на систему гемостаза

П. А. Гуревич, А. В. Арефьев, Л. Е. Никитина, С. В. Киселев,

В. А. Старцева, И. В. Федюнина, О. А. Лодочникова

СИНТЕЗ ТИОТЕРПЕНОИДОВ ПИНАНОВОГО РЯДА И ИХ ВЛИЯНИЕ

НА СИСТЕМУ ГЕМОСТАЗА

Ключевые слова: терпены, сульфиды, сульфоксиды, антитромботическая активность.

Серия сульфидов и сульфоксидов пинанового ряда синтезирована на основе (1Б)-(-/в)-пинена. Показано, что полученные соединения обладают антитромботической активностью.

Keywords: terpenes, sulfides, sulfoxides, antithrombotic activity.

Series of sulfides and sulfoxides on the basis of (1S)-(-f!)-pmene have been synthesized. Antithrombotic activity of compounds obtained have been shown.

В последние десятилетия поиски селективных методов окисления сульфидов до сульфоксидов ведутся очень интенсивно, поскольку эти соединения находят широкое практическое применение в различных сферах деятельности человека [1,2].

Так, некоторые синтезированные или выделенные из природного сырья сульфиды и сульфоксиды обладают биологической активностью широкого спектра действия и используются в медицине в качестве антибиотиков, антиоксидантов, антидепрессантов, высокоэффективных

противоязвенных препаратов [3]. В свою очередь, терпены и их производные применяют в фармацевтической, парфюмерной и строительной промышленности [4-6]. Поиск новых биологически активных соединений и области их практического применения - одна из важнейших задач синтетической органической химии [7].

Ранее в лаборатории кафедры общей и органической химии КГМУ была синтезирована серия сульфидов на основе (15)-(-р)-пинена (I), в том числе с фрагментами 2-меркаптоэтанола и метилового эфира меркаптоуксусной кислоты [8]. Реакции протекали c сохранением пинановой структуры молекулы и образованием аддуктов против правила Марковникова. При окислении полученных сульфидов до сульфоксидов такими окислителями, как периодат натрия, мета-хлорнадбензойная кислота, диоксид селена с перекисью водорода и сульфурил хлорид в комбинации с этиловым спиртом, были получены соответствующие сульфоксиды и сульфоны [9, 10]. Как и следовало ожидать, при окислении с использованием вышеуказанных окислителей образовывалась смесь диастереомерных сульфоксидов в соотношении 1:1. Установлен факт, что в зависимости от окислителя и условий кристаллизации сульфоксид (IV) может быть получен в виде двух полиморфных форм, структура которых была доказана методом РСА [11]. Было показано, что все полученные соединения в той или иной степени обладают противогрибковой

активностью, при этом наибольший эффект проявили именно сульфоксиды [9].

Целью данной работы явился целенаправленный синтез стереоиндивидуальных сульфоксидов, содержащих сложноэфирный и

меркаптоэтанольный фрагменты, с использованием в качестве окислительной системы TІ(O-І-Pr)4/R-C6H5CH(OH)COOH/t-BuOOH, а также исследование возможного влияния синтезированных соединений на систему гемостаза.

Результаты исследований и их обсуждение Асимметрическое окисление сульфидов (И,Ш) было проведено по методу Uemura с использованием в качестве окислительной системы Ti(O-i-Pr)4/R-C6H5CH(OH)COOH/t-BuOOH [12].

[O]= Ti(O-i-Pr)4/R-C6H5CH(OH)COOH/t-BuOOH

Образование диастереомерно чистого сульфоксида (IV) зафиксировано только при окислении сульфида (II), содержащего меркаптоэтанольный фрагмент, тогда как второй сульфоксид (V) получен в виде смеси диастереомеров в соотношении 1:1.

Структура сульфоксида (IV) установлена при помощи данных рентгеноструктурного анализа (рисунок 1). По данным РСА кристаллический сульфоксид с меркаптоэтанольным фрагментом представлен в виде одного диастереомера с S конфигурацией сульфинильной группы.

гидроксисульфоксида пинановой структуры (IV) по данным РСА

Можно с уверенностью говорить об отсутствии второго диастереомера, так как ранее нами было показано, что в случае его образования часть молекул сульфоксида находилась бы в виде одной из полиморфных форм, образованных за счет водородных связей димера [11]. Полученные серосодержащие монотерпеноиды: сульфиды (II,III) и сульфоксиды (IV,V) впервые были исследованы на возможность их использования для коррекции нарушений в системе гемостаза in vitro.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР получены на приборе Bruker Avance (Германия) с рабочей частотой 400.13 и 100.61 МГц для ядер H и C, соответственно (внутренний стандарт - ТМС).

ИК-спектры измеряли на фурье-спектрометре Tensor-27 (Bruker) в диапазоне волновых чисел 4000-400 см-1 (KBr). Температуры плавления веществ определяли на приборе Кофлера.

Рентгеноструктурные исследования

кристаллических образцов проведены на

дифрактометре Bruker SMART Apex II (графитовый монохроматор, MoK 0.71073 Â). Приведён полуэмпирический учёт поглощения программой SADABS [14]. Структуры расшифрованы прямым методом по программе SHELXS [15]. Неводородные атомы уточнены в изотропном, а затем в анизотропном приближении по программе SHELXL-97 [16]. Атомы водорода, не участвующие в

образовании водородной связи, помещены в вычисленные положения и уточнены по модели наездника. Все расчеты проведены с помощью программ WinGX [17] и APEX2 [18].

Для выделения и очистки продуктов реакций применялся метод адсорбционной хроматографии на силикагеле «L» (100/160 ^). В качестве элюентов использовали хлористый метилен и смесь хлористый метилен-ацетон. Контроль за ходом реакции и качеством разделения реакционных смесей осуществляли методом ТСХ на пластинах Silufol (проявители I2 и смесь этанол-серная кислота-анисовый альдегид 90:5:5). Очистку и сушку растворителей проводили согласно известным методикам [19].

Кристаллы (IX) (C12H22O2S), моноклинные. При 20 0С a 6.534(3), b 7.020(3), С 14.258(6) Â, fí 99.548(5), V 644.9(5) Â3, Z 2, с(выч 1.186 г/см3, пространственная группа Р2Ь цМо 2.32 см-1. Измерены интенсивности 2433 независимых отражений, 2139 из которых с !>2ст. Абсолютная конфигурация установлена на основании значения параметра Флака -0.08(8) и соответствует конфигурации (-Д)-пинена. Окончательные значения факторов расходимости R 0.035, Rw 0.092.

Окисление сульфидов (II, III) проводили по методике [12]. Реакционные смеси концентрировали в вакууме и очищали колоночной хроматографией на силикагеле (элюент - ацетон).

Сульфоксид (IV) - белые кристаллы с т.пл. 95 0С. Выход - 72%.

2-

ЯМР 1Н спектр (400 МГц, ОйОІ3, б, м.д.): 1,00 (с, 3Н, Н-9); 1,20 (с, 3Н, Н-8); 1,21 (м, 1Н, Н-7); 1,461,58 (м, 1Н, Н-3); 1,82-2,08 (м, 4Н, Н-1, Н-2, 2Н-4); 2,21 (м, 1Н, Н-3); 2,36 (м, 1Н, Н-7); 2,42 (м, 1Н, Н-5); 2,54-2,66 (м, 2Н, Н-10); 2,70 (м, 2Н, SООH2); 3,70 (т, 2Н, СН2ОН).

ЯМР 13С спектр (100 МГц, ОйОІ3, 5, м.д.): 22,85 (С-3); 23,91 (С-9); 26,53 (С-4); 28,42 (С-8); 33,58 (С-7); 35,46 (С-5); 39,26 (С-6); 41,54 (О-1); 45,60 (О2); 54,34 (О-10); 57,27 (ЄН2ОН); 61,48 ^ООН2).

Масс-спектр, т/г 0отн. ,%): 230 (М+,1), 213 (62), 185 (26), 169 (8), 137 (26), 121 (27), 107 (17), 93 (71), 81 (100), 69 (80), 55 (54), 41 (53), 29 (12).

ИК спектр (V, см-1): О-Н (3030-3650 см-1).

Сульфоксид (V) - маслянистая жидкость

желтого цвета. Выход-54%.

2-

ЯМР 1Н спектр (400 МГц, ОйОІ3, б, м.д.): 1,05, 1,06 (с, 3Н, Н-9); 1,24, 1,26 (с, 3Н, Н-8); 1,01 (м, 1Н, Н-7), 1.64 (м, 1Н, Н-3), 1.69-2.09 (м, 4Н, Н-1, Н-2, 2Н-4), 2,18 (м, 1Н, Н-3); 2,42 (м, 1Н, Н-7); 2,71 (м, 1Н, Н-5); 2,90-3,10 (м, 2Н, Н-10); 3,64, 3,71 (м, 2Н, SООН2); 3,82 (с, 3Н, ОСН3).

ЯМР 13С спектр (100 МГц, ОйОІ3, 5, м.д.): 21,88, 22,72 (С-3); 23,86 (С-9); 26,51, 26,63 (С-4); 28,40, 28,44 (С-8); 33,47, 33,75 (С-7); 35,44, 35,73 (С-5); 39,24, 39,34 (С-6); 41,51, 41,54 (О-1); 45,39, 47,30 (О-2); 56,64, 56,93 (О-10); 53,53 (ООН3); 61,63, 62,53 ^ООН2); 166,36 (ОО).

Масс-спектр, т/г (!отн. ,%): 258 (М+, 6), 241 (35), 227 (4), 185 (43), 159 (4), 135 (26), 122 (23), 107 (20), 93 (83), 81 (100), 69 (85), 67 (54), 55 (39), 41 (79), 39 (15), 29 (10).

Испытания биологической активности

Ранее в лаборатории кафедры общей и органической химии КГМУ при изучении системы гемостаза была выработана концепция инициирования коагуляционного процесса [20]. В ходе многолетних исследований было установлено, что основным фактором, запускающим процесс свертывания крови, является изменение структуры клеточных мембран, контактирующих с кровью [21,22]. Эти изменения индуцируются различными физиологическими и патологическими агентами, приводящими к нарушению её асимметричности, появлению мезоморфных структур и активации специфических рецепторов. Поэтому поиск веществ, способствующих воздействовать на эти процессы и

позволяющих их корректировать, является основной задачей создания принципиально новых лекарственных препаратов.

Учитывая особенности структуры терпенов, нами предпринята попытка получить вещества, которые могли бы повлиять на эти процессы. Для этого было необходимо добиться повышения их растворимости в водных растворах. Полученные сульфиды и сульфоксиды давали устойчивые растворы в присутствии 21,5 - 32,45% этилового спирта.

Возможность использования

синтезированных соединений для коррекции гемостаза определяли на плазме крови человека, полученной от больных с нарушениями в этой системе. Для этого к 0,9 мл богатой тромбоцитами плазме, стабилизированной цитратом натрия, добавляли 0,1 мл раствора, содержащего 17 мМ полученных веществ. Выбор концентрации определялся значениями факторов, инициирующих коагуляционные процессы в крови (СаС12, АДФ и т.д.). Для оценки системы гемостаза использовали определение спонтанной скорости агрегации тромбоцитов и поверхностнозависимых стандартных коагуляционных тестов: активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ), протромбиновое время с расчетом Международного Нормализованного Отношения (МНО).

Агрегационную активность тромбоцитов

устанавливали с помощью лазерного анализатора «230-1А» (НПФ «Биола», Россия), а коагуляционную активность определяли на коагулометре «Минилаб-7001» (Россия) после удаления из плазмы

тромбоцитов с помощь центрифугирования при 3000д в течение 15 мин. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Из полученных результатов следует, что коагуляционная активность плазмы снижается (увеличивается АЧТВ и протромбиновое время), а скорость и показатель агрегации значительно уменьшаются и достигают нормальных значений (не более 0,05 отн.ед/мин и 1,35 отн.ед./мин., соответственно), за исключением сульфоксида со сложноэфирным фрагментом (V), который показал меньшую антиагрегационную активность.

Ранее в лаборатории кафедры общей и органической химии КГМУ установлено, что в целом тиотерпеноиды, в том числе сульфид со сложноэфирным фрагментом (III), малотоксичны для теплокровных (1_й50= 1500 мг/кг) [13]. На основании чего, с большой долей вероятности, можно предположить, что соединения (II, IV, V) также малотоксичны и дальнейшее изучение их в плане антитромботической активности является

перспективным.

Таблица 1 - Скорость агрегации тромбоцитов и показатели коагуляционного гемостаза

Соединение

Контроль 0,265 ±0,185 2,01 ±0,6 26,5 ±4,21 15,0 ±3,6

(II)* 0,012 ±0,02 1,37 ±0,02 30,1 ±5,1 19,2 ±3,4

Р* <0,001 <0,05 <0,05 <0,05

(29,8%) п=14*

Контроль 0,94 ±0,54 3,46 ±0,94 25,96 ±2,9 16,1 ±1,5

(III) 0,073 ±0,022 2,21 ±0,24 28,34 ±3,6 17,8 ±2,1

Р <0,001 <0,05 <0,05 <0,05

(32,6 %) п=14

Контроль 0,723 ±0,495 3,21 ±0,97 27,5 ±5,12 17,0 ±2,5

(IV) 0,031 ±0,022 1,25 ±0,37 29,2 ±5,72 18,19 ±2,4

Р <0,001 <0,001 <0,05 <0,05

(21,5%) п=10

Без препарата 0,295 ±0,082 2,28 ±0,29 24,96 ±3,1 17,22 ±1,11

(V) 0,16 ±0,032 1,73 ±0,25 26,34 ±4,2 18,54 ±2,21

Р <0,001 <0,05 <0,05 <0,05

(*М^-номера соединений в таблице; *п- количество измерений; *Р-достоверность).

Литература

1. Коваль И.В. Сульфиды в органическом синтезе. Применение сульфидов / И.В. Коваль / Успехи химии. Т.63 -№ 2 - C. 154 - 1994.

2. Фахретдинов П.С. Функциональнозамещенные

аммониевые соединения с кислород- и

серосодержащими фрагментами / П.С. Фахретдинов, Л.Е. Фосс, Г.В. Романов, Р.З. Мусин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, № 1. - С. 49-57.

3. Legros J. Applicatins of Catalytic Asymmetric Sulfide Oxidations to the Syntheses of Biologically Active Sulfoxides/ J. Legros, J.R. Dehli, C. Bolm// Adv.Synth.Catal. - 2005.- V. 347. - P.19-31

4. Патент РФ 2197994 (2003); РЖ Химия, 03.10-19О.325П -2003.

5. Патент Франции 9408130 (1996), РЖ Химия, 7О548 П -1999.

6. Илалдинов И.З. Некоторые подходы в синтезе P,N-хиральных лигандов на основе камфоры / И.З. Илалдинов, Д.А. Фаткулина, Ю.Н. Олудина, Р.З. Мусин,

С.В. Бухаров, Р.А. Кадыров // Вестник Казан. технол. университета. - 2010. - № 6. - С. 54-59.

7. Струнин Б.П. Технология производства нового антибактериального средства политрил / Б.П. Струнин,

Л.Ф. Саттарова, П.А. Гуревич // Вестник Казан. технол. унта. - 2008. - № 4. - С.22-34 .

8. Никитина Л.Е. 7,7-диметил-2,10-эпоксибици-

кло[3.1.1]гептан. Синтез, структура и продукты раскрытия эпоксидного цикла / Л.Е.Никитина, С.А.Диева, В.В.Племенков // Ж0Х.-2001.-Т.71.-Вып. 8.-С.1233-1237.

9. Старцева В.А. Синтез и противогрибковая активность сульфидов, сульфоксидов, сульфонов на основе (1S)-

(-Р)-пинена / В.А.Старцева, В.В.Гаврилов, Л.Е.Никитина и др. // ХФЖ.- 2010.-Т.44.-С. 17-21

10. Startseva V.A., Nikitina L.E., Lodochnikova O.A. // 23rd Int. Symp. Org.Chem. of Sulfur ISOCS-23, Moscow, 2008. P.142

11. Startseva V.A., Arefev A.V., Nikitina L.E., Lodochnikova O.A. // XIX Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. - Volgograd. - 2011.- P.246

12. Komatsu N. Catalytic Asymmetric Oxidation of Sulfides with tret-Butyl Hydroperoxide Using Binaphthol as a Chiral Auxiliary / N. Komatsu, M. Hashizume, T. Sugita, S. Uemura // J.Org.Chem.-1993.-V.58.-P.4529-4533.

13. Вакуленко И. А. Синтез биологически активных

серосодержащих терпеноидов: дис. канд. хим. наук:

02.00.03: защищена 21.06.2008: утв. 14.12.2008 /

Вакуленко Ирина Антанасовна. - Казань. - 2008. -187 с.

14. Sheldrick, G.M. SADABS.// University of Gottingen, Germany, 2004.

15. Sheldrick, G.M. A short history of SHELX/ G.M Sheldrick // Acta Cryst.-2008.- A.64.-P. 112-122.

16. Sheldrick, G.M. SHELXL-97 Program for Crystal Structure Refinement. // University of Goettingen, Germany, 1997.

17. Farrugia, L.J. WinGX Suite for single Crystal Small Molecule Crystallography // J.Appl.Crystal.-1999.-V.32.-P.837-838.

18. APEX2 (Version 2.1), SAINTPlus. Data Reduction and Correction Program . Version 7.31A, Bruker Advansed X-ray Solutions, BrukerAXS Inc., Madison, Wisconsin

19. Вайсбергер, А. Органические растворители/ А. Вайсбергер, Э. Проскауэр-М.: ИЛ, 1958.

20. Зубаиров Д.М., Тимербаев В.Н. Функциональная

концепция инициирования свертывания крови клеточными мембранами// Гематология и

трансфузиология. - 1991. - Т. 36, № 4.-С.5-9.

21. Киселев С.В. Взаимодействие фактора Х человека с тканевым тромбопластином / Киселев С.В., Зубаиров Д.М., Тимербаев В.Н. // Биомедицинская химия 2003.- Т. 49.- № 5.- С. 443-450.

22. Киселев С.В. Значение структуры клеточных мембран в инициировании свертывания крови // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук. - Казань. - Изд-во КГМУ. - 2005. - 41 с.

© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ, Petr_gurevich@mail.ru; А. В. Арефьев - асс. каф. общей и органической химии КГМУ, are-aleksandr@yandex.ru; Л. Е. Никитина - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, nikitl@mail.ru; С. В. Киселев - д-р мед. наук, проф. той же кафедры, svkiselev08@gmail.ru; В. А. Старцева -канд. хим. наук, ст. препод. той же кафедры, valestar@mail.ru; И. В. Федюнина - канд. хим. наук, ст. препод. той же кафедры, invital@rambler.ru; О. А. Лодочникова - канд. хим. наук, науч. сотр. ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН, olga@iopc.ru.