f,t
f,t
METHOD OF PRODUCING ENANTIOMERICALLY PURE (S)-AMINO ACIDS ON BASIS OF [(S)-BPB-Gly]Ni(II) COMPLEX, DIRECTLY BONDED WITH FULLERENE CORE THROUGH α-CARBON ATOM IN FORM OF CHIRAL (A) AND (C) 1,4-ADDUCTS OF [60]FULLERENE
f,t
f,t
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНАНТИОМЕРНО ЧИСТЫХ (S)-АМИНОКИСЛОТ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСА [(S)-BPB-GLy]Ni(II), НАПРЯМУЮ СВЯЗАННЫХ С ФУЛЛЕРЕНОВЫМ ЯДРОМ ЧЕРЕЗ α-УГЛЕРОДНЫЙ АТОМ, В ФОРМЕ ХИРАЛЬНЫХ (A) И (C) 1,4-АДДУКТОВ [60]ФУЛЛЕРЕНА

Область техники
f,t
f,t
Изобретение относится к области органической химии, конкретно к химии фуллеренов и аминокислот, а именно к способу стереоселективного синтеза фуллеренсодержащей (S)-аминокислоты, напрямую связанной с фуллереновым ядром через α-углеродный атом аминокислоты. Изобретение также позволяет получить оптически чистые хиральные (A) и (C) 1,4-аддукты [60]фуллерена. Данный класс соединений, благодаря их мембранотропным свойствам, представляет большой интерес и широко используется для транспорта лекарственных средств и генных цепочек в клетку, для создания фуллеропептидомиметиков, антиоксидантов, а также для множества других биологических, фармацевтических и материаловедческих приложений.
Уровень техники
Стереоселективная функционализация природных α-аминокислот является важной синтетической задачей, поскольку такие соединения представляют большой практический интерес, в первую очередь как медицинские и биологически активные препараты. Фуллеренсодержащие аминокислоты представляют особый интерес, поскольку они сочетают в себе уникальную геометрическую форму фуллерена, его фотофизические свойства и способность проникать через клеточные мембраны с биоактивными свойствами аминокислоты. Такие соединения могут служить эффективными антиоксидантами [J.Z. Chang, L.B. Alemany, J. Driver, J.D. Hartgerink, A.R. Barron Chem. Eur. J., 2007, 13, 2530; M.S. Bjelakovic, D.M. Godjevac, D.R. Milic, Carbon, 2007, 45, 2260-2265], радикальными ловушками [X. Yang, A. Ebrahimi, J. Li, Q. Cui, Int. J. Nanomedicine, 2014, 9, 77-92; D.L. Kronholm, J.C. Hummelen, A.B. Sieval, US patent WO 20050580002 A2, 2005], могут вызывать расщепление ДНК под действием видимого света [X.L. Yang, C.H. Fan, H.S. Shu, Toxicol. In Vitro, 2002, 16, 41.] и широко используются в онкотерапии [Y. Mikata, S. Takagi, M. Tanahashi, S. Ishii, M. Obata, Y. Miyamoto, K. Wakita, T. Nishisaka, T. Hirano, T. Ito, M. Hoshino, C. Ohtsuki, M. Tanihara, S. Yano Bioorg. Med. Chem. Lett., 2003, 13, 3289-3292; C. Yu, T. Canteenwala, L.Y. Chiang, B. Wilson, K. Pritzker, Synth. Met., 2005, 153, 37-40]. Было показано, что стереохимическая конфигурация аминокислотного центра в фуллеренильных производных аминокислот сильно влияет на их свойства. Так, например, производные D- и L-аминокислот обладают различной способностью проникать через мембраны в липосому, что приводит к резкому различию в их терапевтическом действии [R.A. Kotelnikova, G.N. Bogdanov, E.C. Frog, J. Nanopart. Res., 2003, 5, 561-566]. Учитывая жесткие требования, предъявляемые к энантиомерной чистоте веществ, имеющих отношение к живым организмам (D. Lesuisse, М. Tabart, «Comprehensive Chirality», V. 1, 2012, P. 8-29), а также тот факт, что физиологическая активность стереомеров большинства известных лекарств принципиально различна и пока не поддается каким-либо предсказаниям или вычислениям (K. Mori, Bioorg. Medicinal Chem., 2007, 15(24), 7505-7523), получение оптически чистых веществ является исключительно важной и актуальной проблемой современной органической химии. В связи с этим разработка методов синтеза энантиомерно чистых фуллеренсодержащих аминокислот представляет особый интерес.
Известен способ стереоспецифической модификации аминокислот, не содержащих фуллерен, путем введения аминокислоты в координационную сферу металлокомплекса с хиральным лигандным окружением [А.С. Сагиян, С.М. Джамгарян, Б.С. Арутюнян, Ю.Н. Белоконь, М.Г. Рыжов, Оганесян А.Х. Способ получения серина, Авт. свид. СССР №1555324 (1990), С07С 229/00, опубл. 07.04.90. Бюл. №13]. Введение аминокислоты в координационную сферу комплекса Ni(II) позволяет осуществить ее функционализацию, поскольку повышает кислотность α-протонов, отщепление которых требуется в ходе реакции [Yu. N. Belokon', A.G. Bulychev, S.V. Vitt. General Method of Diastereo- and Enanti-oselective Synthesis of β-Hydroxy-α-amino Acids by Condensation of Aldehydes and Ketones with Glycine // J. Am. Chem. Soc, 1985, V. 107, P. 4252-4259]. Наличие вспомогательного хирального центра в непосредственной близости от места функционализации позволяет обеспечить ее строго определенную стереонаправленность.
К настоящему времени известно всего несколько примеров прямого стереоселективного электросинтеза с участием вышеуказанных хиральных комплексов Ni(II). Это электрохимическая функционалицация α-аминокислотного центра путем реакции с субстратами Михаэля [Т.V. Magdesieva, О.А. Levitskiy, Y.K. Grishin, A.A. Ambartsumyan, М.A. Kiskin, А.V. Churakov, K.K. Babievsky, and K.A. Kochetkov, Electrochemically Deprotonated Chiral Nickel(II) Glycinate in Stereoselective Nucleophilic Addition to Michael Acceptors: Advantages and Limitations, Organometallics, 2014, 33, 4629-4638; dx.doi.org/10.1021/om500070n] или путем окислительной димеризации [Т.V. Magdesieva, О.А. Levitskiy, Y.K. Grishin, A.A. Ambartsumyan, K.A. Paseshnichenko, N.G. Kolotyrkina and K.A. Kochetkov, Chiral Nickel(II) Binuclear Complexes: Targeted Diastereoselective Elec-trosynthesis, Organometallics, 2014, 33, 4639-4654; dx.doi.org/10.1021/om500034x].
С точки зрения синтеза, наиболее близкий аналог данного изобретения описан в работе [Т.V. Magdesieva, О.А. Levitskiy, Y.K. Grishin, A.A. Ambartsumyan, М.A. Kiskin, А.V. Churakov, K.K. Babievsky, and K.A. Kochetkov, Electrochemically Deprotonated Chiral Nickel(II) Glycinate in Stereoselective Nucleophilic Addition to Michael Acceptors: Advantages and Limitations, Organometallics, 2014, 33, 4629-4638; dx.doi.org/10.1021/om500070n], в которой функционализация аминокислотного фрагмента по α-положению проводилась путем нуклеофильного присоединения электрохимически депротонированного комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II) к активированным алкенам. Однако применительно к фуллеренам эта реакция ранее не исследовалась.
Среди наиболее часто используемых подходов к синтезу защищенных фуллеренсодержащих аминокислот можно назвать реакции циклоприсоединения (реакция Дильса-Альдера, 1.3-диполярное циклоприсоединение, циклопропанирование с использованием карбенов и др. [S. Jennehally, S.G. Pyne, P.A. Keller, Royal Soc. Chem. Adv., 2014, 4, 46383-46398], но все эти подходы, во первых, не позволяют получить фуллеренсодержащие производные аминокислот, напрямую связанные с углеродным кластером по α-углеродному атому (обычно связывание осуществляется с помощью линкеров различной природы), а во-вторых, ни в одной из известных к настоящему времени публикаций нет примеров стереоселективного синтеза этого класса соединений.
В литературных источниках описан синтез 1,2-этилфуллеренилглицината [R. Thayumanavan, В.С. Hawkins, P.A. Keller, S.G. Pyne, G.Е. Ball, Org. Lett., 2008, 10, N6, p. 1315-1317]. Это единственный пример фуллеренового производного аминокислоты, содержащий С-С связь между фуллереном и α-углеродным атомом аминокислоты. Однако это соединение не было полностью охарактеризовано, т.к. его растворы неустойчивы и практически сразу образуется нерастворимый осадок, по-видимому, вследствие агрегации, что затрудняет его практическое использование. Хиральностью данное соединение не обладает.
Примеров электрохимического синтеза фуллеренсодержащих аминокислот, тем более энантиомерно чистых аминокислот, к настоящему времени не известно.
Как уже было упомянуто выше, оптическая чистота аминокислоты является обязательным условием реализации ее биологической активности, в частности, в комплексе с фуллереном. Известны два основных подхода к разделению оптически активных соединений вообще и аминокислот в частности: непрямой метод, основанный на получении диастереомерных производных аминокислот с использованием вспомогательного хирального реагента и последующее их разделение на ахиральной колонке; и прямое разделение энантиомеров, которое основано на использовании хиральной стационарной фазы, приводящей к образованию диастереомеров в ходе разделения. Каждый подход имеет свои достоинства и ограничения [I. Ilisz, R. Berkecz, A. Peter, J. Pharm. Biomed. Anal. 47 (2008) 1]. Так, в первом случае энантиомер должен иметь подходящие для функционализации реакционные центры, реакция должна быстро и количественно завершаться для обоих диастереомеров при отсутствии рацемизации, а дериватизирующий агент должен быть высокой степени оптической и химической чистоты [I. Ilisz, A. Aranyi, A. PeterJournal of Chromatography А, 1296 (2013) 119- 139]. Прямое разделение энантиомеров было впервые предложено для газовой хроматографии, первая хиральная стационарная фаза для газовой хроматографии была предложена еще в 1966 г. [Е. Gil-Av, В. Feibush, R. Charles-Sigler, Tetrahedron Lett. 10 (1966) 1009]. С тех пор предложено много классов хиральных стационарных фаз с донорно-акцепторным, ковалентным или ионным типом связывания. Требования к их стереохимической чистоте чрезвычайно высоки, а стоимость весьма велика. Непрямой метод, как правило, позволяет достичь лучшего разделения и он более дешев.
f,t
Разделение энантиомеров - весьма непростая задача, но она становится вдвойне сложной, когда речь идет о производных фуллеренов. Необычная форма этих молекул, сочетание гидрофильных и гидрофобных (π-π) взаимодействий сильно усложняет выбор стационарной фазы для энантиоселективного распознавания. Известно весьма ограниченное число примеров энантиомерного разделения производных фуллеренов на хиральных колонках для ВЭЖХ и все они касаются бис- или трис-бивалентных аддуктов с внутенней хиральностью [Yosuke Nakamura, Kyoji O-kawa, Tatsuya Nishimura, Eiji Yashima, Jun Nishimura, J. Org. Chem. 2003, 68, 3251-3257; Nikos Chronakis and Andreas Hirsch, Chem. Commun., 2005, 3709-3711]. На сегодняшний день отсутствуют примеры синтеза 1,4-аддуктов [60]фуллерена в оптически чистом виде, все полученные соединения, обладающие хиральной π-системой, выделены только в виде рацемических смесей А) и (S) изомеров (см., например, [A. Hirsch, The Chemical Record, Vol. 5, 196-208 (2005)]).
Раскрытие изобретения
f,t
f,t
Задачей данного изобретения является разработка способа получения энантиомерно чистых фуллеренсодержащих (S)-аминокислот на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II) в виде хиральных (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена.
f,t
f,t
Предлагаемый способ получения энантиомерно чистых (S)-аминокислот на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II), напрямую связанного с фуллереновым ядром через α-углеродный атом, в форме хиральных (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена, не имеет прямых аналогов, поскольку этот класс соединений в оптически чистом виде получен впервые. Однако можно отметить ряд существенных преимуществ по сравнению с другими синтетическими подходами, приводящими к получению рацемических смесей.
Способ позволяет осуществлять стереоселективный синтез производного фуллеренилглицина, имеющего (S)-конфигурацию α-аминокислотного стереоцентра, который напрямую связан с фуллереновым ядром.
f,t
f,t
Способ позволяет получать оптически чистые производные фуллерена в виде 1,4-аддуктов, которые обладают двумя видами хиральности: хиральными центрами в одном из аддендов и 1,4-мотивом присоединения, делающим фуллереновое ядро хиральным. Такие производные фуллеренов ((A) и (C) изомеры) могут быть разделены с использованием традиционных методов ВЭЖХ на колонке с ахиральным носителем, что для синтезированных ранее хиральных 1,4-аддуктов было невозможно, поэтому они были выделены только в виде рацемических смесей.
Кроме того, реакцию получения 1.4-аддуктов можно проводить как технологичный one-pot процесс, поскольку электрохимическое депротонирование комплекса [(S)-BPB-Gly] Ni и последующие реакции с фуллереном и электрофилом можно проводить в одной электрохимической ячейке. Стадии В-Е (см. Фиг. 1) проводят последовательно в одной ячейке без выделения и очистки промежуточных соединений, выделение и очистка проводится только для конечных продуктов (соединения IV и V). Таким образом, заявляемый способ отличается аппаратурной простотой.
f,t
f,t
Присутствие энантиомерно чистой (S)-аминокислоты в адденде важно для последующих биомедицинских приложений, фуллереновое ядро обеспечивает мембранотропные свойства комплекса, а сочетание в полученном комплексе двух типов хиральности (центр хиральности в одном из аддендов и появление хиральной π-системы фуллеренового ядра в результате образования 1.4-аддукта) позволяет при желании проводить разделение (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена даже на обычных хроматографических колонках с ахиральной фазой, что ранее сделать не удавалось.
Таким образом, объектом данного изобретения является способ стереоселективного синтеза (S)-аминокислоты на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II), который является одним из аддендов в 1,4-аддукте [60]фуллерена, включающий следующие стадии:
A. Модификация исходной аминокислоты путем введения глицина в виде основания Шиффа в координационную сферу комплекса никеля со вспомогательным хиральным лигандом ((S)-2N-(N'-бензилпролил)аминобензофеноном) [(S)-BPB-Gly]Ni(II);
B. Депротонирование аминокислотного фрагмента полученного комплекса;
C. Стереоселективное взаимодействие анионного (депротонированного) комплекса с фуллереном с образованием карбаниона фуллерена;
f,t
f,t
D. Взаимодействие карбаниона фуллерена с алкилгалогенидом с образованием смеси целевых фуллереновых (A) и (C) 1,4-аддуктов, содержащих (S) α-аминокислотный фрагмент в составе координационной сферы Ni(II);
f,t
f,t
E. Выделение и очистка фуллеренсодержащих аддуктов методом колоночной хроматографии на силикагеле с получением смеси целевых фуллереновых (A) и (C) 1,4-аддуктов, содержащих (S)- α-аминокислотный фрагмент в составе координационной сферы Ni(II).
f,t
f,t
Для последующего разделения диастереомерой смеси фуллеренсодержащих аддуктов, полученной на стадии Е, заявляемый способ может включать дополнительную стадию F: разделение методом ВЭЖХ на обычной колонке с ахиральным носителем с получением оптически чистых диастереомерных (A) и (C) 1,4-аддуктов.
f,t
f,t
Другим объектом данного изобретения является энантиомерно чистая (S)-аминокислота на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II), напрямую связанная с фуллереновым ядром через α-углеродный атом, в форме смеси хиральных (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена.
f,t
f,t
Еще одним объектом данного изобретения является энантиомерно чистая (S)-аминокислота на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II), напрямую связанная с фуллереновым ядром через α-атом, в форме оптически чистых хиральных (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена.
Подробное раскрытие изобретения: на первой стадии наиболее доступную природную α-аминокислоту - глицин - вводят в координационную сферу Ni(II) вместе с хиральным [(S)-ВРВ] лигандом для последующей функционализации. Способы получения комплекса [(S)-BPB-Gly] Ni(II), основного исходного соединения, хорошо отработаны и известны. Так, Ni(II) комплекс основания Шиффа глицина с хиральными производными (S)-2-N-(N'-бензилпропил)аминобензофенона [(S)-BPB-Gly] Ni(II) получают в щелочной среде в инертной атмосфере при 40-50°С в смеси метанол - диметилформамид (в объемном соотношении 85-60:15-40) и мольном соотношении компонентов [(S)-BPB] : Ni(II) : Gly = (3-4):(1-2):1 с выходами [(S)-BPB-Gly] Ni(II) (соединение I на Фиг. 1) более 95% [Рыжов М.Г., Лысова Л.А., Казика А.И., Носова Н.А., Мишин В.И., Белоконь Ю.Н., Способ получения никель (II) - комплексов основания Шиффа глицина с хиральными производными (S) или (R)-2-N-(N'-бензилпропил) аминобензофенона, Авторское свидетельство СССР №2027720 (1995), C07F 15/04. Опубл. 27.01.1995. Бюлл №3].
a
3
Депротонирование комплекса (I) на стадии В протекает в мягких условиях и приводит к образованию карбаниона (соединение II на Фиг. 1) (pK в ДМСО составляет 18.8 [М.И. Терехова, Ю.Н. Белоконь, В.И. Малеев, Н.И. Черноглазова, К.А. Кочетков, В.М. Беликов, Е.С. Петров, Равновесная СН кислотность Ni(II) комплексов оснований Шиффа аминокислот с (S)-2-N-(N'-бензилпролил)аминобензальдегида и (S)-2-N-(N'-бензилпролил)аминобензофенона, Изв. Акад наук СССР, сер. хим., 1986, 35, 824-828]), Для депротонирования комплекса можно использовать обычные основания, такие как KOH, EtN, t-BuOK, NaH, BuLi [Y.N. Belokon', A.G. Bulychev, S.V. Vitt, General Method of Diastereo- and Enantioselective Synthesis of β-Hydroxy-α-amino Acids by Condensation of Aldehydes and Ketones with Glycine, J. Am. Chem. Soc, 1985, V. 107, 4252-4259], или проводить электрохимическое депротонирование. Электрогенерированные основания являются удобной альтернативой классическим органическим и неорганическим основаниям [J.Н.P. Utley, М.F. Nielsen Electrogenerated Bases // Organic Electrochemistry 4th ed. (ed. by H. Lund and O. Hammerich), New York: Marcel Dekker, Inc., 2001, P. 1227-1257]. Среди преимуществ их применения следует отметить возможность точного контроля концентрации основания и его in situ реакции с субстратом, подвергаемым депротонированию. Кроме того, депротонирование с использованием электрохимически генерированного анион-радикала азобензола при синтезе производных фуллеренов оказывается более удобным, поскольку реакцию можно проводить в малополярном растворителе, в котором растворим фуллерен, а большинство обычных оснований не растворимы. Растворители могут быть выбраны из группы, включающей дихлорбензол, толуол, смеси толуол:ацетонитрил или бензол:ацетонитрил в объемном соотношении от 3:1 до 8:1.
Депротонирование исходного комплекса проводят при комнатной температуре в обычной колбе или (при электрохимическом депротонировании) в электрохимической ячейке. Для проведения реакции подходит простейшая электрохимическая ячейка любой формы с разделенным анодным и катодным пространством. В качестве рабочего электрода может быть использована платина или графит. Реакция может быть проведена как в потенциостатическом, так и в гальваностатическом режиме, однако в последнем случае процесс более прост и технологичен. Последующие стадии можно проводить в той же колбе или ячейке при выключенном потенциале.
На стадии С смешение раствора фуллерена с депротонированным комплексом (II) приводит к образованию карбаниона фуллерена (соединение III на Фиг. 1). При добавлении фиолетового раствора фуллерена к темно-коричневому раствору депротонированного [(S)-BPB-Gly]Ni(II) в любом из указанных выше растворителей раствор мгновенно приобретает темно-зеленую окраску, характерную для карбанионов фуллеренов.
Для превращения образовавшегося анионного аддукта [60] фуллерена (III) в нейтральное соединение на стадии D к реакционной смеси добавляют алкилгалогенид и выдерживают от 2 до 24 часов в инертной атмосфере.
Заявляемый способ достаточно универсален, т.к., варьируя природу электрофила (алкилгалогенида), можно получать разнообразные 1.4-аддукты фуллерена, обладающие хиральной π-системой, которые могут быть в дальнейшем легко разделены на ахиральной колонке, приводя к получению энантиомерно чистых соединений. В качестве электрофила могут быть использованы любые очевидные для специалистов соединения, такие как: бензилбромид, аллилбромид, метилиодид, этилбромид и аналогичные, не ограничиваясь перечисленными выше.
f,t
f,t
f,t
f,t
На стадии Е осуществляют очистку и выделение смеси целевых фуллереновых (A) и (C) 1,4-аддуктов, содержащих (S) α-аминокислотный фрагмент (смесь (V) и (VI)). Продукты реакции отделяют от непрореагировавшего фуллерена любым известным из уровня техники способом, например колоночной хроматографией с использованием обычной колонки, заполненной силикагелем. В результате получают фракцию, содержащую энантиомерно чистую (S)-аминокислоту на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II) (100% ее), напрямую связанную с фуллереновым ядром через α-углеродный атом, в форме смеси двух хиральных (A) и (C) 1,4-аддуктов [60]фуллерена.
f,t
f,t
Для последующего разделения диастереомерной смеси аддуктов, полученной на стадии Е, заявляемый способ может включать дополнительную стадию разделения F, например, методом ВЭЖХ на обычной колонке с ахиральным носителем с получением оптически чистых энантиомерных аддуктов (A) (соединение IV) и (C) 1,4 (соединение V), содержащих энантиомерно чистую (S)-аминокислоту на основе комплекса [(S)-ВРВ-Gly]Ni(II), напрямую связанную с фуллереновым ядром через α-углеродный атом.
1
13
f,t
f,t
Полученные на стадии F соединения (IV) и (V) с близкими временами удерживания и практически идентичными УФ-спектрами по данным спектрального анализа (ESI-MS, MALDI, ЯМР (Н и С) соответствуют двум диастереомерно чистым (A) и (C) 1,4-аддуктам, в которых (S)-аминокислота на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II) напрямую связана с фуллереновым ядром через α-углеродный атом.
Краткое описание чертежей.
На Фигуре 1 показана схема химических реакций, иллюстрирующая способ по данному изобретению.
Осуществление изобретения
Заявляемое изобретение подтверждается приведенными ниже примерами, которые не ограничивают объем настоящего изобретения.
Пример 1.
2
4
4
(нас.)
60
60
4
В ячейку с разделенным электродным пространством, снабженную рабочим электодом из графитовой ткани марки «Урал» площадью 2 см, и вспомогательным электродом из медной проволоки помещали раствор 480 мг (1.5 ммоль) BUNBF в 10 мл о-дихлорбензоле (ДХБ), предварительно обработанный ультразвуком (с целью дегазации). Раствор продували аргоном, после чего в пространство рабочего электрода добавляли 5.5 мг (0.03 ммоль) азобензола и 20 мг (0.04 ммоль) комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II). Раствор снова продували аргоном, после чего проводили электролиз при потенциале рабочего электрода -1.6 В (отн. Ag/AgCl, KCl). В ходе электролиза раствор в катодном пространстве темнел и приобретал желто-коричневый цвет. Электролиз останавливали, когда через раствор было пропущено 5.4 Кл электричества (1.4 F/моль комплекса). После электролиза в катодное пространство добавляли дегазированный раствор 29 мг (0.04 ммоль) фуллерена С в 1.5 мл о-ДХБ. Сразу же после добавления фуллерена раствор стал непрозрачно-темным, в тонком слое окрашенным в зеленый цвет. Затем к реакционной смеси добавляли 50 мкл (0.4 ммоль) бромистого бензила. Реакционную смесь оставляли на ночь. Раствор из катодной области нанесли на колонку с силикагелем (диаметр 2 см, высота 10 см), промыли гексаном (с целью отделения o-DCB и С). Адсорбированные на силикагеле вещества смывали смесью хлороформ/ацетон (1:1). Полученный раствор упаривали, остаток растворяли в CCl, промывали водой и сушили над безводным хлоридом кальция. Затем раствор упаривали, а полученную смесь разделяли хроматографически (силикагель, элюент хлороформ/ацетон 20:1). Выход смеси двух стереоизомеров составил 19 мг (35%).
f
3
R (Silufol, CHCl-ацетон (20:1))=0.5
max
max
UV-Vis: λ 695, 620 (sh.), 551 (sh.), 444, 331, 284 (для Gly-Ni λ 540, 420, 330, 260 нм)
Пример 2.
f,t
f,t
f,t
f,t
В условиях, аналогичных условиям, описанным в примере 1, за исключением того, что полученную смесь диастереомеров (A и C) разделяли методом препаративной ВЭЖХ (элюент - смесь толуол/гексан/ацетонитрил 33:60:7); получили 9 мг (17%) основного изомера (A) и 4 мг (8%) минорного (C) изомера.
f,t
(A)-изомер:
MS(ESI-MS): m/z 1330.1623 (1330,1611 вычислено для M+Na), 1346.1369 (1346, 1350 вычислено для М+K)
max
UV-Vis: λ 694, 620 (sh.), 551 (sh.), 443, 331, 284
1
3
ЯМР H (400 MHz, CDCl) δ 8.47 (d, J=8.8 Hz, 1H), 8.24-8.19 (m, 2H), 7.68-7.56 (m, 4H), 7.48-7.42 (m, 1H), 7.35-7.29 (m, 4H), 7.22-7.08 (m, 4H), 6.83-6.76 (m, 1H), 6.72-6.66 (m, 1H), 6.58 (s, 1H), 5.53 (s, 1H), 4.66 (d, J=12.4 Hz, 1H), 4.38 (d, J=12.8 Hz, 1H), 4.13 (d, J=12.8 Hz, 1H), 4.06-3.95 (m, 1H), 3.63 (d, J=12.6 Hz, 1H), 3.59-3.31 (m, 3H), 3.29-3.17 (m, 1H), 2.80-2.68 (m, 1H), 2.56-2.43 (m, 2H), 2.11-1.99 (m, 1H).
13
3
ЯМР C (101 MHz, CDCl) δ 180.27, 175.96, 174.16, 159.99, 157.44, 154.07, 152.70, 150.17, 149.03, 148.76, 148.71, 148.41, 147.45, 147.32, 147.21, 147.06, 146.77, 145.77, 145.68, 145.47, 145.10, 144.79, 144.71, 144.67, 144.55, 144.49, 144.37, 144.31, 144.02, 143.95, 143.79, 143.60, 143.43, 143.39, 143.29, 143.26, 142.98, 142.86, 142.76, 142.58, 142.42, 142.36, 142.20, 141.91, 141.88, 141.13, 140.64, 139.70, 135.67, 134.85, 133.92, 133.82, 133.58, 131.72, 131.58, 131.38, 130.23, 129.24, 129.18, 129.12, 128.86, 128.53, 128.37, 128.31, 128.21, 127.28, 125.90, 125.45,122.71, 120.75, 80.55, 71.59, 64.64, 62.22, 60.92, 58.39, 50.01, 31.57.
f,t
(C)-изомер:
max
UV-Vis: λ 696, 623 (sh.), 543,444, 330,282
MS(ESI-MS): m/z 1330.1620 (1330, 1611 вычислено для M+Na), 1346.1366 (1346, 1350 вычислено для M+K)
1
3
ЯМР Н (400 MHz, CDCl) δ 8.36 (d, J=8.80 Hz, 1H), 8.17-8.21 (m, 2H), 5.30 (s, 1H), 4.57 (d, J=12.5 Hz, 1H), 4.31 (d, J=12.5 Hz, 1H)
Пример 3.
f,t
f,t
В условиях, аналогичных условиям, описанным в примере 1, за исключением того, что вместо бензилбромида в реакционную смесь добавляли аллилбромид (50 мкл 0.4 моль), получили 17 мг (33%) смеси A:C диастереомеров в соотношении 1.9:1
max
UV-Vis: основной изомер: λ 695, 618 (sh.), 541, 444, 334, 286
max
минорный изомер: λ 693, 623 (sh.), 541, 446, 334, 286
+
90
30
3
MS(MALDI-TOF, матрица DCTB): m/z 1258.15 (M+H, вычислено для CHNiO 1258.164).
Пример 4.
f,t
f,t
В условиях, аналогичных условиям, описанным в примере 1, за исключением того, что вместо графитовой ткани марки «Урал», в качестве рабочего электрода использовали пластину из стеклоуглерода, получено 21 мг (39%) смеси A:C диастереомеров в соотношении 2:1
f
3
R (Silufol, CHCl-ацетон (20:1))=0.5
max
UV-Vis: λ 695, 620 (sh.), 551 (sh.), 444, 331, 284
Пример 5.
f,t
f,t
В условиях, аналогичных условиям, описанным в примере 1, за исключением того, что вместо оДХБ в качестве растворителя для электрохимического депротонирования использовали ацетонитрил, а фуллерен добавляли в виде раствора в толуоле. Получили 15 мг (28%) смеси A:C диастереомеров в соотношении 2:1
f
3
R (Silufol, CHCl-ацетон (20:1))=0.5
max
UV-Vis: λ 695, 620 (sh.), 551 (sh.), 444, 331,284
Пример 6.
f,t
f,t
В условиях, аналогичных условиям, описанным в примере 1, за исключением того, что после добавления алкилгалогенида реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона в течение 3-х часов. Получили 18 мг (33%) смеси A:C диастереомеров в соотношении 2:1
f
3
R (Silufol, СНСl-ацетон (20:1))=0.5
max
UV-Vis: λ 695, 620 (sh.), 551 (sh.), 444, 331,284
Количества реагентов, используемы[ в примерах, могут быть масштабированы в несколько раз. Для этого достаточно просто увеличить объем электролизера и площадь электродов.
Техническим результатом данного изобретения являются:
- впервые синтезированная энантиомерно чистая фуллеренсодержащая защищенная аминокислота, связанная с фуллереновым ядром непосредственно через α-углеродный атом;
f,t
f,t
- впервые полученные в диастереомерно чистом виде (A) и (C) 1,4-аддукты [60]фуллерена, обладающие хиральной π-системой;
- разработанный способ получения данного класса соединений;
- получение энантиомерно чистых соединений проведено без использования дорогостоящих хроматографических колонок с хиральной фазой;
- реакция проводится как технологичный one-pot процесс/
f,t
f,t
Синтез производных [60]фуллерена, обладающих «двойной» хиральностью, позволил впервые получить и выделить в диастереомерно чистом виде (без использования дорогостоящих колонок с хиральным носителем) уникальные (A) и (C) изомерные 1,4-аддукты фуллеренсодержащих аминокислот на основе комплекса [(S)-BPB-Gly]Ni(II), связанного с фуллереновой сферой напрямую через α-углеродный атом аминокислоты, причем образование этой связи происходит стереоселективно, приводя к образованию фуллеренилзамещенной (S)-аминокислоты со 100% энантиомерной чистотой. Полученные оптически чистые соединения представляют огромный интерес для биомедицинских и материаловедческих приложений. Предлагаемый подход позволит расширить ассортимент доступных аминокислотных комплексов и открывает путь к синтезу диастереомерно чистых соединений, которые ранее были не доступны.
Реакцию проводят электрохимически в одном реакторе (one-pot процесс) путем последовательного прибавления реагентов, при комнатной температуре.
В заявляемом способе используют легкодоступные и дешевые реагенты и доступное оборудование, он вполне технологичен. Варьирование природы вспомогательного адденда (алкильной группы) позволяет направленно модифицировать свойства образующихся 1,4-аддуктов «под задачу» и получать широкий круг соединений данного типа.