Содержание к диссертации
Введение
1. Введение 5
1.1. Актуальность работы 5
1.2. Научная новизна и практическая значимость результатов работы 7
1.3. Личный вклад автора 8
1.4. Публикация и апробация работы 8
1.5. Объем и структура работы 9
2. Литературный обзор 10
2.1. Методы синтеза -аминоалкилфосфоновых кислот 10
2.2. Методы синтеза симметричных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот 16
2.3. Методы синтеза фосфиновых кислых псевдо-пептидов . 18
2.4. Методы синтеза фосфиновых аналогов пролина 25
2.5. Физиологическая активность фосфорорганических аминокислот и псевдопептидов 27
3. Обсуждение результатов. 29
3.1. Синтез n-защищенных -аминофосфоновых кислот путем одинарного амидоалкилирования фосфористой кислоты. 30
3.2. Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения путем двойного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты.
3.3. Циклический амидный вариант реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений 41
3.3.1. Совмещение гидрофосфорильной функции и амидного фрагмента в одной молекуле 44
3.3.2. Совмещение карбонильной функции и амидного фрагмента в молекуле алкилиден-бис(алкилкарбамата) 47
3.3.3. Совмещение карбонильной функции и амидного фрагмента в молекуле 4-n-cbz-аминобутиральдегида 50
3.3.4. Синтез фосфинового p,n-защищенного псевдо-пролилглицинового блока. 56
4. Экспериментальная часть 60
4.1. Синтез N-защищенных -аминофосфоновых кислот. 60
4.1.1. Общая процедура одинарного амидоалкилирования фосфористой кислоты. 60
4.2. Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения . 68
4.2.1. Общая процедура двойного амидолкилирования гипофосфористой кислоты. 68
4.3. Совмещение карбонильной функции и амидного фрагмента в молекуле алкилиден-бис(алкилкарбамата). 71
4.3.1. Процедура получения n,n -этилиденбис(бензилкарбамата) (42) 71
4.3.2. Процедура получения n-защищенного псевдо-аланилаланина. 71
4.3.3. Процедура получения n,n -метилтиопропилиденбис(бензилкарбамата). 72
4.3.4. Процедура получения n-защищенного псевдо-метионилглутамата. 72
4.4. совмещение карбонильной функции и амидного фрагмента в молекуле 4-n-cbz-аминобутиральдегида. 73
4.4.1. общая процедура циклического амидоалкилирования простейших гидрофосфорильных соединений с участием 4-n-cbz аминобутиральдегида. 73
4.5. Синтез фосфинового кислого псевдо-пролилглицинового блока. 78
4.5.1. Процедура получения 4-{n-(бензилоксикарбонил)}-аминобутиральдегида (61). 78
4.5.2. Процедура получения n-(бензилоксикарбонил)-1-пирролидинил-2-(этилоксикарбонил)этилфосфиновой кислоты (67). 78
4.5.3. Процедура получения р-адамантилового эфира n-бензилоксикарбонил-пирролидин-1-ил-2-(этилоксикарбонил) этилфосфиновой кислоты (68а). 79
4.5.4. Процедура получения р-адамантилового эфира n-бензилоксикарбонил-пирролидин-1-ил-2-(гидроксикарбонил) этилфосфиновой кислоты (68б).
5. Заключение 82
6. Список использованных источников 84
- Научная новизна и практическая значимость результатов работы
- Методы синтеза фосфиновых кислых псевдо-пептидов
- Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения путем двойного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты.
- Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Синтез и изучение свойств веществ, являющихся структурными аналогами
природных соединений, является приоритетным направлением развития
современной органической химии. Одним из успешных подходов к поиску
физиологически активных веществ является встраивание фосфоизостеров
природных аминокислот в пептидную цепочку олигомерного характера с
получением Р-терминальных фосфоно- и фосфинопептидов. Замена карбоксильной
функции в молекуле аминокислоты на дигидроксифосфорильный фрагмент
является эффективной и позволяет получать ряд аминофосфоновых кислот,
обладающих широким спектром физиологической активности. Другой подход
заключается в замене амидной связи в молекуле дипептида негидролизуемым
метиленфосфорильным фрагментом, что широко используется в синтезе
ингибиторов металлопротеиназ и аспартилпротеиназ, а также может привести к
новым производным с повышенной ферментативной метаболической
стабильностью и модифицированными свойствами.
Область применения аминофосфоновых, аминофосфиновых кислот и
фосфиновых кислых псевдо-пептидов главным образом относится к
ингибированию отдельных групп ферментов: лигазы, гидролазы,
металлозависимые протеазы.
В частности, различные -аминофосфиновые кислоты и фосфиновые псевдопептиды являются сильными ингибиторами различных ферментов, таких как аспарагиновая пептидаза, D-аланил-D-аланин-лигаза, коллагеназа, глутамин-синтетаза, глутатион-синтетаза, глутатионилспермидин синтетаза, ВИЧ протеаза, лейцинаминопептидаза, матричная металлопротеиназа, Zn-металлопротеаза, ренин.
Большой интерес представляет структурная фосфиновая модификация коллагеновой тройки аминокислот ProGlyPro – нелинейного фрагмента ноотропного препарата гептапептида Семакс, подвергающегося гидролитическому воздействию пептидаз, которое значительно понижает его эффективность.
Степень разработанности темы исследования. Опубликованные в
литературе сведения российских и зарубежных авторов позволилили сделать вывод
о необходимости поиска удобных одностадийных методов амидоалкилирования
гидрофосфорильных соединений, позволяющих ввести в молекулу
аминофосфорильную функцию с сохранением защитной группы при атоме азота.
Цель настоящей работы заключалась в разработке методик
трехкомпонентного одинарного и двойного вариантов реакции
амидоалкилирования на примере простейших гидрофосфорильных соединений; изучении двух версий циклического двухкомпонентного амидоалкилирования путем сочетания двух реакционных центров в одной молекуле – либо гидрофосфорильной функции и амидного фрагмента, либо амидной и карбонильной функций.
Научная новизна. В ходе исследования разработана удобная одностадийная
процедура амидоалкилирования фосфористой кислоты с получением N-
алкилоксикарбонил--аминофосфоновых кислот с хорошими выходами на основе
ранее предложенного «карбаматного» варианта реакции Кабачника-Филдса.
Использование N-защищенных -аминофосфоновых кислот в качестве
«строительных блоков» для пептидного синтеза позволяет получать короткие пептиды с повышенной ферментативной метаболической стабильностью и модифицированными свойствами.
При изучении двойного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты разработан простой одностадийный метод синтеза бис(N-алкилоксикарбонил)--аминофосфиновых кислот симметричного строения, которые могут быть использованы как в качестве основы для пептидного синтеза, так и для получения непептидных аналогов ингибитора ВИЧ -1 протеазы.
Исследовано два варианта двухкомпонентной трехцентровой версии амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений, открывающих возможность синтеза фосфоизостеров циклических аминокислот - фосфиновых кислотных изостеров пептидов, которые представляют интерес для синтеза олигопептидов в
соответствии с последовательностью, заложенной в адренокортикотропном гормоне и препарате Семакс, но содержат фосфиновый кислый изостерный фрагмент.
На основании проведенных исследований предложены наиболее вероятные
механизмы одинарного, двойного и циклического вариантов реакции
амидоалкилирования.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты
диссертационного исследования вносят теоретический вклад в химию
фосфорорганических соединений, поскольку представлены более удобные по
сравнению с описанными в литературе одностадийные методы получения
потенциально физиологически активных соединений: -аминофосфоновых кислот,
бис(N-алкилоксикарбонил--аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного
строения и фосфоизостеров циклических аминокислот ряда пролина. Полученные
данные позволили подтвердить предложенный ранее механизм
амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений, согласно которому ключевая стадия образования связи фосфор-углерод протекает по типу реакции Арбузова, а именно в результате атаки нуклеофильного атома трехвалентного фосфора соответствующего PIII–OAc интермедиата, генерируемого in situ из гидрофосфорильного соединения, на положительно заряженный атом углерода ацилиминиевого катиона, также генерируемого in situ из алкилиденбискарбамата в условиях кислотного катализа.
Методология и методы исследования. Методология диссертационного исследования построена по классической схеме, включающей обоснование актуальности темы, постановку целей и задач, выбор и реализацию экспериментальных методик, анализ и интерпретацию полученных данных, обсуждение результатов и формулировку выводов.
При выполнении диссертационной работы использовались классические и современные подходы органической и фосфорорганической химии, а также комплекс инструментальных физико-химических методов исследования: LCMS (жидкостная хромато-масс-спектрометрия), ТСХ (тонкослойная хроматография),
элементный анализ, ЯМР-спектроскопия на ядрах % 13С, 31Р, в том числе двумерные эксперименты.
Основные положения, выносимые на защиту.
Разработка удобной одностадийной процедуры амидоалкилирования фосфористой кислоты с получением -аминофосфоновых кислот.
Разработка эффективного одностадийного метода синтеза бис(N-алкилоксикарбонил--аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения путем двойного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты.
Исследование механизма одинарного и двойного амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений на примере трехкомпонентной реакции амидоалкилирования фосфористой и гипофосфористой кислот.
Изучение двух вариантов сочетания реакционных центров амидного варианта реакции Кабачника-Филдса в одной молекуле для осуществления циклической версии амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений.
Создание одностадийного варианта синтеза фосфоизостеров циклических аминокислот и дипептидов ряда пролина.
Исследование механизма циклической двухкомпонентной трехцентровой версии реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений.
Степень достоверности результатов и апробация работы. Достоверность исследования подтверждается выполнением экспериментов на высоком научно-методическом уровне с использованием современных физико-химических методов анализа, сравнением полученных данных с литературными сведениями по указанной тематике, анализом собственных результатов, а также их публикацией в рецензируемых изданиях - российских и международных научных журналах.
Основное содержание работы изложено в 5 статьях в журналах,
рекомендованных ВАК. Отдельные результаты исследования были апробированы
на Международном Конгрессе «КOST-2015» (Москва, 2015), на кластерном
мероприятии IV Всеросийская конференция по органической химии и XVII
Молодежная школа-конференция по органической химии (Москва, 2015).
Структура и объем диссертации. Материал диссертации изложен на 95 страницах и состоит из введения, обзора литературных данных по амидоалкилированию гидрофосфорильных соединений, обсуждения результатов собственного исследования, экспериментальной части, заключения и списка цитируемой литературы, включающей 103 наименования. Работа содержит 5 рисунков, 45 схем и 7 таблиц.
Научная новизна и практическая значимость результатов работы
Дальнейшее развитие этого направления, отображенно в работах Грима и многих других исследователей [3-6], и позволило в дальнейшем Гансу Эрленмейеру определить изостеры как “атомы, ионы или молекулы, в которых наружные электронные оболочки могут считаться идентичными” [7-12]. Основная заслуга Эрленмейера заключается в том, что при сравнении характеристик изостеров, он сравнивал не только их физико-химические свойства и реакционную способность, но и физиологическую активность, что в дальнейшем привело к формированию такого понятия как биоизостерные аналоги. Биоизостерами (или биоизостерными аналогами) называются соединения различной (отличающейся друг от друга) структуры, проявляющие однотипную физиологическую активность. В настоящее время метод, использующий биоизостерную аналогию, широко применяется для направленного поиска новых лекарственных препаратов. При этом новая химическая структура конструируется на основе известного физиологически активного вещества, в котором часть молекулы специальным образом видоизменяется.
Таким образом, синтез и изучение свойств веществ, являющихся структурными аналогами природных соединений, является приоритетным направлением развития современной органической химии. Одним из успешных подходов к поиску физиологически активных веществ является встраивание фосфоизостеров природных аминокислот в пептидную цепочку олигомерного характера с получением Р-терминальных фосфоно- и фосфинопептидов. Замена карбоксильной функции в молекуле аминокислоты на дигидроксифосфорильный фрагмент является эффективным подходом к получению молекул аминофосфоновых кислот, обладающих широким спектром физиологической активности. Другой подход заключается в замене амидной связи в молекуле дипептида негидролизуемым метиленфосфорильным фрагментом и является эффективным подходом в синтезе ингибиторов металлопротеиназ и аспартилпротеиназ, а также может привести к повышению ферментативной метаболической стабильности и модификации свойств. Разработка удобных методов синтеза фосфиновых кислотных изостеров пептидов - потенциальных ингибиторов ферментов, является актуальной проблемой современной биохимии и органической химии [13-17].
Цель настоящей работы заключалась в разработке методик трехкомпонентного одинарного и двойного вариантов реакции амидоалкилирования на примере простейших гидрофосфорильных соединений; изучении двух вариантов циклической двухкомпонентной версий амидоалкилирования, путем совмещения двух реакционных центров в одной молекуле: o Совмещение гидрофосфорильной функции и амидного фрагмента в одной молекуле; o Совмещение амидной и карбонильной функций в одной молекуле.
В ходе данного исследования разработана удобная одностадийная процедура амидоалкилирования фосфористой кислоты с получением N алкилоксикарбонил--аминофосфоновых кислот с хорошими и удовлетворительными выходами, на основе ранее предложенного «карбаматного» варианта реакции Кабачника-Филдса. Использование N-защищенных аминофосфоновых кислот в качестве билдинг блоков для пептидного синтеза может приводить к повышению ферментативной метаболической стабильности и модификации свойств коротких пептидов. Изучено двойное амидоалкилирование гипофосфористой кислоты и разработан простой одностадийный метод синтеза бис(N-алкилоксикарбонил) -аминофосфиновых кислот симметричного строения, которые могут быть использованы как в качестве билдинг блоков для пептидного синтеза, так и для получения ряда непептидных аналогов ингибитора ВИЧ -1 протеазы.
Исследовано два варианта двухкомпонентной трехцентровой версии амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений, открывающих возможность синтеза фосфоизостеров циклических аминокислот - фосфиновых кислотных изостеров пептидов - потенциальных ингибиторов ферментов. Кроме того, основываясь на исследованиях, проведенных ранее в нашей лаборатории, предложены механизмы одинарного, двойного и циклического вариантов реакции амидоалкилирования, согласно которым ключевая стадия образования P-C-связи протекает по типу реакции Арбузова, в результате атаки нуклеофильного атома трехвалентного фосфора соответствующего PIII–OAc интремедиата, генерируемого in situ из гидрофосфорильного соединения, на положительно заряженный атом углерода ацилиминиевого катиона, генерируемого также in situ в условиях кислого катализа из алкилиденбискарбамата. Работа выполнена в лаборатории элементоорганических биоизостеров Института физиологически активных веществ РАН. Все представленные в работе экспериментальные данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем.
Основное содержание работы изложено в 5 статьях и 2 тезисах докладов конференций и симпозиумов. Отдельные результаты исследования были представлены и докладывались на Международном Конгрессе «КOST-2015» (Москва, 2015), на кластерном мероприятии IV Всеросийская конференция по органической химии и XVII Молодежная школа-конференция по органической химии (Москва, 2015)
Диссертация изложена на 95 страницах машинописного текста и содержит 5 рисунков, 45 схем и 7 таблиц. Работа состоит из введения, обзора литературных данных, обсуждения результатов собственного исследования, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (103 наименования).
Автор глубоко признателен и благодарен своему научному руководителю – Рагулину Валерию Владимировичу за постоянное внимание, действенную помощь, дискуссии и стимулирующую критику. Автор выражает благодарность коллективу лаборатории прикладной спектроскопии и элементоорганических биоизостеров ИФАВ РАН. Особая благодарность выражается Афанасьеву А. В. (ООО «ChemBridge») за помощь в проведении 1H-1H COSY, 1Н-13С COSY и хроматографический анализ ряда веществ.
Методы синтеза фосфиновых кислых псевдо-пептидов
Методы амидоалкилирования хлоридов трехвалентного фосфора в уксусной кислоте и аналогичные методы с участием диалкилфосфитов в смеси уксусной кислоты и тионилхлорида или в хлористом ацетиле, или в смеси хлористого ацетила с уксусной кислотой привлекают своей простотой построения -аминофосфорильной функции. Однако, к сожалению, они имеют ряд существенных недостатков таких как низкие выходы, а также указанные выше невозможность сохранения N-защитной функции, что связано с образованием in situ хлороводорода, и со значительным дезалкилированием эфирных групп у фосфорильного фрагмента.
Анализ литературы показал, что наиболее удобной процедурой амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений является процедура в среде уксусной кислоты. Проведенные ранее в нашей лаборатории исследования показали, что замена амидов алкилкарбаматами в амидном варианте реакции Кабачника-Филдса позволяет предложить удобную процедуру синтеза N 15 защищенных -аминофосфорильных соединений с участием алкилкарбаматов, альдегидов и гидрофосфорильных соединений, в уксусном ангидриде на холоду, позволяющую построить аминофосфорильную функцию с сохранением защиты при атоме азота. Предварительный синтез N,N`-алкилиденбискарбаматов и изучение их в реакции с различными гидрофосфорильными соединениями, а также выделение их в качестве стабильных интермедиатов трехкомпонентной карбаматной версии реакции Кабачника-Филдса позволили более подробно исследовать механизм реакции. Полученные результаты позволили предложить новый механизм реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений, который включает стадию образования целевой фосфор-углеродной связи, протекающую по типу реакции Арбузова с участием алкилоксикарбонилиминиевого катиона и PIII-OAc производного трехвалентного фосфора, генерируемых in situ из интермедиата реакции N,N` алкилиденбискарбамата и гидрофосфорильного соединения соответственно [32-38] (Схема 2.9).
Таким образом, было обнаружено, что наиболее одним из наиболее удобных методов синтеза N-защищенных -аминофосфосфоновых кислот является амидный вариант реакции Кабачника-Филдса с участием алкилкарбаматов в качестве амидной компоненты. Преимущества данного метода заключается в более высоких выходах (70-90%) и более мягких условиях синтеза (отсутствие нагрева, и, как следствие, более мягкий кислый катализ), позволяющих сохранять защиту при атоме азота и эфирные группы у атома фосфора.
Анализ литературы показал, что сведения по двойному амидоалкилированию гидрофосфорильных соединений практически отсутствуют. Однако, получение симметричных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот достигалось и другими методами.
Одним из первых методов получения симметричных бис(-аминоарилметил)фосфиновых кислот методов является опубликованная в 1991 году реакция -амино-бензилфосфонистой кислоты с арилиденбисамидами [39] (Схема 2.10).
Однако, посредственные выходы реакции и невозможность использование алкилиденбисамидов из-за их недостаточной реакционной способности, привели к дальнейшему поиску методов получения симметричных бис( аминоалкил)фосфиновых кислот. Одним из самых распространенных на сегодняшний день методов получения бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот являлятся их получение из заранее приготовленных бис(аминометил)фосфиновых кислот. Научная группа Пеймана выпустила целый ряд публикаций по синтезу симметричных аминоалкилфосфиновых кислот, являющихся ингибиторами ВИЧ-1 протеазы [40 42]. В их работах описана сложная многостадийная процедура получения симметричных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот, основанная на алкилировании бис(аминометил)фосфиновых кислот (Схема 2.11).
Постадийное амидоалкилирование с получением симметричных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот описан в польско-немецкой статье 2016 года, где на основе исследований Майера предлагается их синтез путем постадийного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты [43] (Схема 2.12).
Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения путем двойного амидоалкилирования гипофосфористой кислоты.
Как упоминалось ранее, одним из подходов к поиску потенциальных физиологически активных веществ является синтез структурных аналогов природных соединений олигомерного пептидного характера. Фосфоизостеры природных аминокислот и дипептидов являются удобными строительными блоками для получения ранее неописанных соединений с уникальными физиологическими свойствами.
Как известно, классическая реакция Кабачника-Филдса заключается во взаимодействии амина и альдегида с гидрофосфорильным соединением, в результате которого получаются свободные -аминофосфоновые кислоты. Незаслуженно забытый амидный вариант реакции Кабачника-Филдса известен, как минимум в двух вариантах. Во-первых, так называемая, реакция Олексижина - реакция с хлоридами трехвалентного фосфора в уксусной кислоте, с получением свободных -аминофосфоновых кислот [21-25, 100]. Во-вторых, амидная версия реакции Кабачника-Филдса с участием гидрофосфорильных соединений в присутствии ацетила хлористого, с получением свободных -аминофосфоновых кислот, опубликованная китайскими учеными Юанем и Ченом [26-28].
Как показали исследования, проведенные ранее в нашей лаборатории, алкилкарбаматы обладают большей реакционной способностью в данной реакции, что позволяет проводить трехкомпонентную процедуру синтеза в уксусном ангидриде при комнатной температуре, включающую в себя построение аминофосфорильной функции с сохранением защиты на атоме азота. Эти исследования также позволили предложить вариант механизма реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений. Ключевая стадия образования P-C-связи протекает по типу реакции Арбузова, в результате атаки нуклеофильного атома PIII–OAc (1), генерированного in situ, на положительно заряженный атом углерода ацилиминиевого катиона (2), генерирумый также in situ в условиях кислого катализа из устойчивых интермедиатов реакции алкилиденбискарбаматов (3) [32-38] (Схема 3.1).
Разработка удобной методики амидоалкилирования фосфористой кислоты, как простейшего гидрофосфорильного соединения, не содержащего эфирных связей, представляет несомненный интерес. В этом плане необходимо отметить пионерскую работу, посвященную синтезу свободных -аминофосфоновых кислот из фосфористой кислоты в кипящем уксусном ангидриде с последующим кислотным гидролизом [100]. Нами предложена модификация этого подхода с целью сохранения защитной группы на атоме азота -аминофосфоновой кислоты. В качестве карбонильной компоненты были исследованы альдегиды с заместителем, изостерным соответствующей природной аминокислоте (Схема
Раннее в нашей лаборатории были подобраны оптимальные условия синтеза N-защищенных -аминофосфорильных соединений с использованием алкилкарбаматов, как более эффективных по сравнению с амидами при амидоалкилировании гидрофосфорильных соединений [32-34, 36-38]. В данной работе мы предложили взаимодействие фосфористой кислоты с соответствующими альдегидами и метил-, этил- и бензилкарбаматами в качестве амидной компоненты в смеси уксусного ангидрида и хлористого ацетила (1:1) (Таблица 1) при комнатной температуре. Данные условия синтеза позволяют сохранить защитную функцию на атоме азота и получить N-алкилоксикарбонил--аминофосфоновые кислоты, их моноэфиры и аммониевые соли (4-17) с хорошими выходами. Предложенный подход к созданию -аминофосфорильной функции с сохранением защитной группы на атоме азота может быть полезен в пептидном синтезе.
Результаты исследования согласуются с полученными ранее данными и говорят в пользу ранее предложенного нами механизма реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений.
Первые попытки получить N-алкилоксикарбонил--аминофосфоновые кислоты в одну стадию амидоалкилированием фосфористой кислоты в уксусном ангидриде в присутствии каталитических количеств трифторуксусной кислоты (ТФА) или пара-толулсульфокислоты (ПТСК) оказались малоэффективными. Мы предположили, что причиной этого является недостаточное ацилирование исходной фосфорной компоненты с образованием PIII-OAc нуклеофильной компоненты с трехвалентным атомом фосфора из фосфористой кислоты, содержащий три P-OH функции. ТФА и ПТСК видимо могут катализировать только образование ацилиминиевого катиона, но не могут катализировать генерацию PIII -OAc производного с трехвалентным атомом фосфора.
Мы предполагаем, что фосфорилирующим агентом в реакции является триацетилфосфит 18 (Схема 3), образование которого происходит в результате взаимодействия фосфористой кислоты с уксусным ангидридом и хлористым ацетилом. Причем в первом случае побочным продуктом являлась уксусная кислота, а во втором – хлористый водород, достаточно сильный катализатор, необходимый для генерирования in situ ацилиминиевого катиона 19.1 из стабильного интермедиата реакции – алкилиден-бис(алкилкарбамата) 19. В пользу образования in situ триацетилфосфита, говорят ЯМР-спектральные данные на ядрах фосфора реакционной смеси на начальных стадиях синтеза (120 м.д.). Ацилиминиевый ион в данном случае можно рассматривать как активную заряженную форму шиффова основания, способную взаимодействовать с относительно слабым нуклеофилом с образованием фосфониевого катиона 20 и затем фосфоната 21 по типу реакции Арбузова. Обработка реакционной смеси водой или спиртом приводила к образованию целевых N-защищенных -аминофосфоновых кислот 4-17 и их моноэфиров 15a (Схема 3.3).
Синтез n-защищенных бис(-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения
Мы предполагаем, что исходный альдегид 48 способен образовать 1-гидроксипирролидин 50 [101-103], который в наших условиях может быть проацилирован с образованием OAc-промежуточной формы 51. Последняя в условиях кислого катализа может быть превращена в высокореакционную форму положительно заряженного циклического шиффова основания 52. Генерируемые in situ P-OAc производные трехвалентного фосфора 53, как было показано ранее [32-38], выступают в качестве нуклеофилов при образовании фосфор-углеродной связи по типу реакции Арбузова (Схема 3.12). Более подробно механизм образования Р-С связи в синтезе фосфоизостеров пролина будет рассмотрен далее, в разделе, посвященном синтезу псевдо-пролилглицина и P,N-защищенного строительного блока.
Таким образом, был получена фосфоновая кислота 54, N-защищенный фосфоновый аналог пролина, удобный строительный блок для синтеза фосфоновых изостеров пролинсодержащих терминальных пептидов, а также его эфир 55 (Схема 3.13), которые также могут быть использованы в качестве исходных блоков для пептидного синтеза. В аналогичных условиях были получены фосфиновые аналоги пролина 56а-б, фосфиноксидный 57 и фосфиновый аналог дипептида псевдо-пролилглутамата и его производные 58а-в (Схема 3.13).
Предварительно опробованный с использованием простых гидрофосфорильных соединений, описанный выше подход, позволил осуществить трехцентровую двухкомпонентную амидную версию реакции Кабачника-Филдса путем совмещения амидного и карбонильного фрагментов в одной молекуле с целью синтеза P,N-защищенного псевдо-пролилглицинового блока для фосфиновой модификации ноотропного препарата Семакс.
В качестве исходного соединения также был взят 4-N-Cbz аминобутиральдегид 60, который в среде уксусного ангидрида, вероятно, превращается в N-Cbz-1-ацетилоксипирролидин 61 и затем в условиях кислого катализа в заряженную форму циклического шиффова основания 62 (Схема 3.14). Последнее фосфорилируется бис(ацетилокси)фосфонитом 63, генерируемым in situ в среде уксусного ангидрида из фосфонистой кислоты 64, содержащей структурный изостер глицина [32-34]. Взаимодействие циклического шиффова катиона 62 с фосфонитом 63 по типу реакции Арбузова приводит к образованию ацетилоксифосфината 65 (Схема 3.14).
Аналогичный результат может быть получен и при атаке фосфонитом 63 непосредственно 1-ацетилоксипирролидина 61 по циклическому углеродному атому, содержащему хорошую уходящую ацетилокси-группу. Однако, генерируемый in situ бисацетилоксифосфонит 63 выглядит относительно слабым нуклеофилом, и образование фосфор-углеродной связи представляется более вероятным в результате атаки неподеленной пары атома фосфора фосфонита 63 по углеродному атому высокореакционного положительно заряженного циклического шиффова основания 62, что подтверждается значительным ускорением реакции амидоалкилирования гидрофосфорильных соединений в уксусном ангидриде в условиях кислого катализа. Кроме того, наблюдение за процессом взаимодействия амидоальдегида 60 и фосфонистой кислоты 64 с помощью 31Р ЯМР спектроскопии в среде уксусного ангидрида в присутствии каталитических количеств п-толуолсульфокислоты также подтверждает кислотно-катализируемый характер реакции. Образующийся ацетилоксифосфинат 65 после мягкой водной обработки дает фосфиновую кислоту 66, представляющую собой этиловый эфир N защищенного фосфинового кислого псевдо-пролилглицина, N-Cbz-Pro [P(O)(OH)CH2]-Gly-OEt. Эфирокислота 66 была использована как исходное соединение в получении строительного блока 67б для пептидного синтеза. Обработкой фосфиновой кислоты 66 смесью адамантилбромида и окиси серебра в хлороформе был получен адамантиловый эфир фосфиновой кислоты 67а в соответствии с методологией защиты гидрокси-фосфорильной функции, разработанной ранее группой исследователей [75]. Последующий селективный гидролиз карбоновой функции позволил выделить N-защищенный Р адамантиловый эфир фосфинопропионовой кислоты N-Cbz-Pro 58 [P(O)(OAd)CH2]-Gly-OH 67б, являющийся удобным строительным блоком, который может быть использован в качестве С-компоненты для более сложного пептидного построения. Кроме того, мягкое удаление N-Cbz-защиты может позволить получить соответствующий строительный блок в качестве потенциальной N-компоненты для пептидного синтеза.