Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный обзор 10
1.1 Синтез терпеновых тиолов и использование их в органическом синтезе 10
1.1.1 Методы синтеза терпеновых тиолов 11
1.1.2 Использование терпеновых тиолов в органическом синтезе
1 3 2.1 Моносахариды и их производные как субстраты с синтезе серосодержащих соединений 15
2.1.1 Методы защиты гидроксильных групп моносахаридов и пути ее снятия 15
2.1.1.1 Защита гидроксильной группы при аномерном центре 16
2.1.1.2 Ацильные защитные группы 17
2.1.1.3 Защитные группы алкильного типа 19
2.1.1.4 Ацетальные защитные группы 20
2.1.2 Синтез субстратов для получения серосодержащих моносахаридов 2 1
2.1.3 Синтез тиолов на основе моносахаридов и их производных 23
3.1 Синтез сульфидов, сульфоксидов, дисульфидов и бис-сульфидов с
углеводными фрагментами 2 5
3.1.1 Получение сульфидов на основе производных углеводов 25
3.1.2 Окисление сульфидов с фрагментами моносахаридов до
сульфинильных и сульфонинильных производных 29
3.1.3 Методы синтеза дисульфидов на основе моносахаридов 31
3.1.4 Получение бис-сульфидов с моносахаридными фрагментами 33
3.1.5 Синтез терпенсодержащих моносахаридов 34
4.1 Применение серосодержащих производных моносахаридов и монотерпеноидов, их биологическая активность 35
Глава 2 Обсуждение результатОВ 38
2.1 Cинтез новых серосодержащих производных монотерпеноидов на основе моносахаридов 38
2.1.1 Синтез S-гликозидов на основе неоментантиола и моносахаридов (D-галактозы, D-фруктозы и D-глюкозы) 38
2.1.1.1 Синтез сульфидов на основе D-галактопиранозы 38
2.1.1.2 Синтез сульфидов на основе D-фруктопиранозы 42
2.1.1.3 Синтез сульфидов на основе глюкофуранозы 43
2.1.2 Окисление сульфидов с неоментановым и изопропилидензащищенными моносахаридными фрагментами 46
2.1.2.1 Синтез сульфоксидов с неоментановым и диизопропилиденгалактопиранозным фрагментами и их депротекция 46
2.1.2.2 Окисление сульфидов с неоментановым и диизопропилиденфруктопиранозным, моноизопропилиденглюкофуранозными фрагментами 49
2.1.3 Синтез дисульфидов с терпеновыми и углеводными заместителями 52
2.1.4 Синтез бис-сульфидов с терпеновым и моносахаридным фрагментами 5 5
2.2 Мембранопротекторные и антиоксидантные свойства серосодержащих монотерпеноидов с моносахаридными фрагментами 57
2.2.1 Мембранопротекторные и антиоксидантные свойства сульфидов и сульфоксидов с неоментильным и моносахаридными фрагментами 58
2.2.2 Мембранопротекторные и антиоксидантные свойства дисульфидов с монотерпеновыми и моносахаридными фрагментами 61
2.2.3 Мембранопротекторные и антиоксидантные свойства бис сульфидов с монотерпеновыми и моносахаридными фрагментами 64
Глава 3 Экспериментальная часть 68
3.1 Приборы и условия измерения 68
3.2 Реактивы. Очистка растворителей 69
3.3 Методы анализа биологической активности 7 0
3.4 Методики синтеза соединений, их характеристики 71
3.4.1 Синтез сульфидов на основе D-галактопиранозы D фруктофуразозы и D-глюкопиранозы с защищенными и свободными
гидроксильными группами, а также субстратов для их получения 71
3.4.1.2 Снятие защиты с OH-групп 6-неоментилсульфанил-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден--D-галактопиранозы раствором хлороводорода в метаноле 72
3.4.1.3 Снятие защиты с OH-групп 6-неоментилсульфанил-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден--D-галактопиранозы с помощью трифторуксусной кислоты 74
3.4.1.4 Синтез сульфидов на основе D-фруктофуранозы и субстратов для их получения 75
3.4.1.5 Синтез сульфида на основе D-глюкопиранозы и субстратов для его получения 77
3.4.2 Получение сульфоксидов на основе неоментантиола и D глюкопиранозы 78
3.4.2.1 Окисление 6-неоментилсульфанил-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден -D-галактопиранозы различными окислителями 78
3.4.2.2 Снятие изопропилиденовой защиты с ОН-групп сульфоксидов на основе D-глюкозы 8 0
3.4.3 Окисление сульфидов с неоментановым, диизопропилиден-фруктопиранозным и моноизопропилиденглюкофуранозным фрагментами 8 2
3.4.4 Синтез дисульфидов на основе терпеновых и углеводных тиолов, а также субстратов для их получения 85
3.4.5 Синтез бис-сульфидов с терпеновым и моносахаридным фрагментами и субстратов для их получения 95
Выводы
Список сокращений 102
Литература
- Использование терпеновых тиолов в органическом синтезе
- Окисление сульфидов с неоментановым и изопропилидензащищенными моносахаридными фрагментами
- Реактивы. Очистка растворителей
- Окисление 6-неоментилсульфанил-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден -D-галактопиранозы различными окислителями
Введение к работе
Актуальность работы. Многие моносахариды благодаря своему особому строению, как известно, являются основным источником энергии клеток животных организмов, поэтому исследования в области синтеза и применения их производных представляют особый интерес. Изменение строения природных моносахаридов путем замены одной или нескольких гидроксильных групп на другие функциональные группы приводит к усилению или исчезновению их биологической активности. Замена одного или нескольких кислородных фрагментов моносахарида на серосодержащие представляет весомый интерес для фармакологии, так как синтетические тиогликозиды обладают дополнительным спектром биологической активности, например, способностью ингибировать выработку инсулина, оказывать антитромботическую, противораковую и противовирусную активности. Кроме того, наличие в структуре моносахарида атома серы, способного вступать в реакции окисления, может придавать соединению и антиоксидантные свойства, обусловленные антипероксидной активностью серосодержащих групп.
В большинстве случаев природные моносахариды обладают высокой растворимостью в воде. Введение в структуру моносахарида неполярного фрагмента, например терпенового, позволяет увеличить липофильность соединения и увеличить его сродство к мембране клетки, а при условии сохранения водорастворимости образующегося конъюгата и увеличить биодоступность соединения в целом. Получение полусинтетических серосодержащих соединений на основе природных моносахаридов и монотерпеноидов представляет интерес с точки зрения дальнейшего исследования их биологической активности, однако данных о способах их получения и свойствах недостаточно.
Цель работы. Разработка методов синтеза новых серосодержащих соединений на основе различных монотерпеноидов и моносахаридов и оценка их антиоксидантной и мембранопротекторной активности.
Научная новизна. Впервые осуществлен синтез сульфидов с неоментановым фрагментом и фрагментами D-галактозы, D-фруктозы и D-глюкозы как с защищенными, так и со свободными гидроксильными группами.
Проведено окисление полученных сульфидов до сульфоксидов, которые были выделены в виде индивидуальных диастереомеров. Выявлено влияние природы окислителя на предпочтительность образования сульфоксидов с (S)-
или (R)-конфигурацией атома серы. Установлено, что использование хиральных каталитических систем не приводит к значительному увеличению диастереоселективности окисления и заметно снижает выходы сульфоксидов.
Окислительной димеризацией серии терпеновых (неоментантиола, изоборнантиола, цис-миртантиола, миртентиола и транс-вербентиола) и изопропилидензащищенных моносахаридных тиолов (6-дезокси-6-тио-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден--D-галактопираноза и 1-дезокси-1-тио-2,3:4,5-ди-O-изопропилиден--D-фруктопираноза) осуществлен синтез симметричных и несимметричных дисульфидов. Установлено, что основными продуктами окисления смесей терпеновых и углеводных тиолов иодом при совместном присутствии являются несимметричные дисульфиды.
На основе монотерпеноидов L-ментола и борнеола и
диацетонзащищенных галакто- и фруктопиранозы синтезированы новые несимметричные бис-сульфиды, в которых два атома серы разделены этановым мостиком.
Впервые проведена оценка мембранопротекторных и антиоксидантных свойств полученных серосодержащих соединений на основании их способности ингибировать индуцированный H2O2 гемолиз эритроцитов.
Практическая значимость. Разработаны эффективные методы получения моно- и дисеросодержащих монотерпеноидов на основе D-галактозы, D-фруктозы и D-глюкозы. Установлены некоторые закономерности проявления мембранопротекторной и антиоксидантной активностей от структуры соединения, количества и расположения атомов серы.
Синтезирована серия (38 соединений) новых серосодержащих соединений с терпеновыми и моносахаридными фрагментами, которые могут быть использованы для создания биологически активных субстанций.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. Основные результаты диссертации представлены на 1 международной (Екатеринбург, 2014), и 10 российских (Сыктывкар, 2012; Уфа, 2012; С.-Петербург, 2013; Сыктывкар, 2013; Калининград, 2013(2); Сыктывкар, 2014 (2); Саратов, 2014; Сыктывкар, 2015; Москва, 2015) конференциях. Диссертация выполнена как часть плановых научно-исследовательских работ, проводимых в Институте химии Коми научного центра УрО РАН а также в рамках проектов № 09-Т-3-1015, 12-У-3-1015, 15-21-3-16 Уральского отделения Российской академии
наук, грантов № 10-03-00969-а, 13-03-01312-а, 16-03-01064-а Российского фонда фундаментальный исследований и проекта У.М.Н.И.К. № 1804ГУ1/2014 и 6159ГУ2/2015.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка литературы (128 наименований) и приложения. Объем работы 117 страниц машинописного текста, включая список литературы, 53 схемы, 5 рисунков и 3 таблицы.
Использование терпеновых тиолов в органическом синтезе
Тиолы (меркаптаны) – сернистые аналоги спиртов общей формулы RSH, являются слабыми SН-кислотами (кислотные свойства выражены сильнее, чем у спиртов), которые находят широкое применение для получения разных классов сероорганических соединений [1]. Так, они легко вступают в реакцию с активными металлами, образуя тиоляты. Тиолы, в отличие от спиртов, легче вступают в реакции окисления, в ходе которых, в зависимости от условий проведения, образуются продукты с различной степенью окисления серы. Действие мягких окислителей приводит преимущественно к дисульфидам [2], а более сильных – к тиолсульфонатам, тиолсульфинатам и сульфоновым кислотам [3].
Имеют немаловажное значение природные тиолы, такие как глутатион, цистин, липоевая кислота. В клетке данные соединения находятся в подвижном равновесии окисленных и восстановленных форм (–SS–/–SH), при этом активна только восстановленная форма [4, 5]. Переход окисленных форм в восстановленные происходит под действием высокоспецифичных ферментов, например, глутатионредуктазы, цистинредуктазы, благодаря чему поддерживается постоянный окислительно-восстановительный потенциал клетки [6].
Использование терпеновых тиолов не находит должного применения в органической химии не смотря на ряд достоинств, которыми они обладают. Во-первых, многие терпеноиды способны вступать в реакции биотрансформации образуя метаболиты, соответствующие продукты распада. Во-вторых, лабильность самого терпенового фрагмента также может способствовать проявлению того или иного вида активности в зависимости от направления его биораспада. На сегодняшний день путей получения терпеновых тиолов разработано недостаточно, что также ограничивает их использование в органическом синтезе биологически активных веществ.
В литературе встречается не так много работ, описывающих синтез терпеновых тиолов. В обзорной статье Г. Ю. Ишмуратова и соавторов [7] упоминается метод их синтеза на основе -пинена 1 и 3-карена 2 по реакции их с N-сульфинилбензолсульфонамидом с образованием соединений 3 и 4, которые при восстановлении LiAlH4 трансформируются в соответствующие тиолы 5 и 6 с выходами до 85% [8] (схема 1.1):
Также на основе 3-карена 2 по реакции его с 1-фенилтетразол-5-сульфенхлоридом 7 в СН2С12 при -20 С (схема 1.2) оказалось возможным получить сульфид 9 устойчивый к действию высоких температур и дегидрогалогенирующих агентов. Однако было обнаружено, что дегидрогалогенирование сульфида 9 с сохранением карановой структуры возможно при действии t-BuOK в DMSO. В результате образуется 3-карен-4-тиол 10 [7]:
Джейнсом и др. [9] были описаны методы получения терпеновых тиолов на основе лимонена, - и -терпинена, -пинена и 3-карена с использованием H2S в присутствии кислот Льюиса (А1С13 или AlBr3). Образование тиолов протекает неселективно, сопровождается многочисленными побочными реакциями и перегруппировкой терпенового скелета. Также известны работы, где в качестве катализаторов присоединения H2S используют вторичные, третичные, реже первичные алкиламины или пиперидин [10].
В работах [11,12] описан селективный метод трехстадийного синтеза неоментантиола 16 из ментола 13. На первом этапе происходит взаимодействие ментол 13 с psC\ с образованием тозилата 14, который по реакции с AcSК дает тиоацетат 15 с выходом 77 % (схема 1.4).
Замена OTs-группы на группу AcS проходит с обращением конфигурации по S 2-механизму. Целевой тиол 16, образующийся при восстановлении тиоацетата 15 с помощью ЫАШЦ (выход до 40 %) также имеет противоположную конфигурацию по сравнению со стартовым ментолом.
Бланко с соавторами разработан метод синтеза оптически активного изоборнантиола 17 из борнеола 18 (выход 85 %) через стадию образования тозилата 19 и ИТУС 20 (схема 1.5) [13]. SC(NH2)2 / г-РгОН Схема 1.5 1.1.2 Использование терпеновых тиолов в органическом синтезе
Продукты окисления монотерпеновых серосодержащих соединений (сульфидов и дисульфидов) представляют интерес для фармакологии. Присутствие сульфоксидной группы в молекуле соединения делает его более растворимым в воде по сравнению с сульфидами и дисульфидами [14]. Например, в работе [7] упоминается окислительная димеризация 2-карен-4-тиола 6 I2 до соответствующего дисульфида 21, который в дальнейшем окислен m-CPBA до диастереомерной смеси тиосульфинатов 22, являющиеся более растворимыми, чем соединение 21 (схема 1.6): Схема 1.6 Взаимодействие терпенового тиола с метилгалагенидом позволяет синтезировать оптически активный (+)-метилнеоментилсульфид 23, как в работе Миколоджезика, который получив его, затем подверг окислению с образованием смеси сульфоксидов 24, разделимой хроматографическими методами [15] (схема 1.6).
Окисление сульфидов с неоментановым и изопропилидензащищенными моносахаридными фрагментами
Метаболические пути для многих серосодержащих препаратов часто включают в себя окисление атома серы с образованием соответствующего сульфоксида и/или сульфона. Антибактериальные сульфоновые препараты в своей структуре имеют уже атом серы с высоким уровнем окисления для большей активности.
Целью исследования Девиса, Хартнела и др. было изучить структуру галактофуранозных тиогликозидов с прямой и разветвленной цепями агликонов и провести их окисление [70]. Ацетилированный галактофуранозил-9-гептадецилтиогликозид 97 был получен по реакции гликозилированием из 1,2,3,5,6-пента-O-ацил-D -галактофуранозы с 9-гептадекантиолом катализируемый кислотой Льюиса и в дальнейшем окислен т-СРВА в дихлорметане до сульфона 98 (схема 1.37):
Методы синтеза дисульфидов на основе моносахаридов Получение дисульфидов с гликозидными фрагментами возможно несколькими путями, и они практически не отличаются от синтеза алкил- или арилдисульфидов.
Симметричный дисульфид 99 возможно получить методом предложенным Спидхаром и соавторами взаимодействием гликозил бромида 100 с тетрамолибдатом (тетрамолибдат бензилтриэтиламмония) [46] как эффективным реагентом-переносщиком серы в опосредованных восстановительных димеризациях (схема 1.38) [71]:
Также подобно тетрамолибдату переносщиками серы могут стать такие реагенты как гликозилтио-фталимид и -сукцинамид [72].
Китайские ученые Динг и др. предложили способ получения симметричного дисульфида 101 на основе природного нуклеозида 102 [73] (схема 1.39):
Двухстадийный синтез несимметричных дисульфидов, используя 1-хлоробензотриазол, впервые предложен Штеленбумом [74]. На первом этапе гликозилтиол 65 взаимодействует с BtCl вместе с триазолом (BtH) с образованием бензотриазолгликозида 103 через интермедиат сульфенилхлорид. Затем бензотриазолгликозид 103 взаимодействует со вторым тиолом 104 с образованием конечного несимметричного дисульфида 105 (схема 1.40). Причем, если тот или иной тиол брать в избытке, то в реакционной смеси возможно образование и симметричных дисульфидов.
Наряду с дисульфидами, у которых два атома серы располагаются рядом, в органическом синтезе широко используются бис-сульфиды, имеющие в своем составе гликозидные фрагменты, где два атома серы разделены углеводородным мостиком.
Бис-сульфиды часто используют как структурные единицы в синтезах тиоолигосахаридов [75]. Драгуэс предложил способ получения бис-сульфида 106 взаимодействием тиоацетата 107 и гликозилпроизводного 108 (схема 1.41):
Хиноу и соавторы разработали способ получения углеводных бис-сульфидов с простыми алкильными мостиками [76]. Так, синтез бис-сульфида 109, подобно синтезу простых сульфидов, проведен ими взаимодействием двух единиц, одна из которых – бромид 110, а другая – дисахарид с остатком алкандитиола 111 (схема 1.42): OAc
Кислородсодержащие монотерпеноиды являются компонентами эфирных масел лекарственных растений и обладают выраженной биологической активностью. В отличие от монотерпеновых углеводородов их кислородсодержащие производные способны образовывать комплексы с различными компонентами растительных тканей, в частности гликозидные [77]. В Казани в Институте органической и физической химии им. А. Е. Арбузова с недавнего времени начата работа по синтезу макроциклических гликотерпеноидов на основе изостевиола [78], так как известно, что комбинация двух природных метаболитов – углевода и терпена, введенных в макроциклическую систему, дает новый класс биологически активных соединений [79]. На базе Института химии Коми НЦ УрО РАН С. А. Патовым и др. проведены реакции гликозилорования кислородсодержащих монотерпеноидов, используя метод Кенигса-Кнорра, в присутствии карбоната серебра в качестве катализатора [80]. Например, синтез монотерпенового глюкозида 112 проведен взаимодействием тетраацетилглюкопиранозилбромида 64 с терпеновым спиртом миртенолом 113. Реакция сопровождалась обращением конфигурации аномерного центра с - на - (схема 1.43): ОАс
Тем же способом австралийским ученым Вангом получено гликозильное производное 114 на основе -терпинеола с использованием бромида 115 и исследована его противораковая активность [81]:
Реактивы. Очистка растворителей
Свободная спиртовая группа соединения 2 наиболее удобна для получения серосодержащих производных за счет уменьшения стерических препятствий со стороны тетрагидропиранового цикла моносахарида в реакциях замещения ОН-группы. Взаимодействие спирта 2 с иодом в присутствии 1H-бензимидазола
Соединения в главах , III и IV имеют самостоятельную нумерацию. (BzIm) и Ph3P в толуоле приводит к селективному образованию иодида 3 с выходом 84%, который непосредственно использован для получения терпеновых сульфидов [93].
Так, на основе иодида 3 и (1S,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексантиола (неоментантиола) 4 [94] в присутствии каталитической системы Cs2CO3 – иодид тетрабутиламмония (ТВАI) синтезирована 6-дезокси-6-[(1S,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексилсульфанил]-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден--D-галактопираноза 5 с выходом 94% (схема 2.1).
Структура сульфида 5 доказана методами ЯМР-, ИК-спектроскопии, состав подтвержден данными элементного анализа. В спектрах ЯМР 1Н и 13С присутствуют сигналы как неоментанового, так и защищенного галактопиранозного фрагмента. В спектре ЯМР 1H сульфида 5 по сравнению со спектром иодида 3 сигналы протонов С6H2 смещаются в сторону сильного поля c 3.18–3.35 до 2.75–2.77 м.д., а в спектре ЯМР 13С сигнал атома С6 сдвигается в область слабого поля c 2.30 до 31.88 м.д. Проведено снятие изопропилиденовой защиты с ОН-групп сульфида 5 HCl в MeOH (метод А) и CF3COOH в CHCl3 (метод Б).
Метод А. При использовании раствора HCl в MeOH образовывались смеси трех метиловых эфиров: - и -аномеры – 6-дезокси-6-{[(1S,2S,5R)-2-изопропил-5-метилцикло-гексил]сульфанил}-1-метокси--D-галактопираноза 6a (выход 29%) и 6-дезокси-6-[(1S,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексилсульфанил]-1-метокси--D-галактопираноза 6б (выход 9%), эфир с метоксигруппой при С2 – 6-дезокси-6-{[(1S,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил]сульфанил}-2-метокси-,-D-галактопираноза 7 (выход 32%), соотношение - и -аномеров 3:1 (схема 2.2).
Соединения 6а,б и 7 были выделены в индивидуальном виде методом колоночной хроматографии на силикагеле и охарактеризованы методами ЯМР- и ИК-спектроскопии, состав подтвержден данными элементного анализа. В ИК-спектрах соединений 6а,б и 7 присутствуют характерные полосы поглощения групп OH в области 3300-3500 см–1. В ЯМР-спектрах 1Н и 13С по сравнению со спектрами сульфида 5 сохраняются все характерные сигналы неоментанового фрагмента и галактопиранозного цикла, и исчезают сигналы метильных групп изопропилиденовых фрагментов в области 1.35-1.55 и 25.85-26.25 м.д. соответственно, а также появляются сигналы группы OCH3 в области 3.42-3.52 и 54.92-59.99 м.д. соответственно. Соединения 6а,б являются /-аномерами не способными к взаимному превращению. Сигнал протона Н1 в спектре ЯМР Н соединения 6а представлен невырожденным дублетом (псевдосинглет) в области 4.93 м.д., тогда как сигнал аналогичного протона в 66 - дублетом (4.87 м.д.) с Jm-Н2 4.6 Гц, что свидетельствует об увеличении торсионного угла H7С7С2Н2 и является доказательством того, что группа OCH3 в соединении 6а находится в -положении относительно пиранозного цикла, а в соединении 66 - в -положении. Кроме того, в NOESY-спектре сульфида 6а присутствует кросс-пик характерный для взаимодействия протонов Я1 и Я2, находящихся по одну сторону плоскости пиранозного цикла, тогда как в соединении 66 эти взаимодействия отсутствуют. В спектре ЯМР 1Н и 13С эфира 7 присутствуют сигналы как -, так и -аномера. Сигнал протона 1H в -аномере в виде дублета расположен в области 4.64 м.д. с JH1 3.8 Гц, тогда как дублет аналогичного протона в -аномере находится в области 4.03 м.д. с JH1 7.4 Гц.
Метод Б: Снятие изопропилиденовой защиты с групп ОН галактопиранозного фрагмента сульфида 5 с помощью CF3COOH в CHCl3 приводит к образованию сульфида 8 в виде смеси аномеров с выходом 98% и соотношением аномеров по данным 1H ЯМР-спектров 1:1. В спектре ЯМР 13С сигналы атомов углерода неоментанового фрагмента имеют одинаковые величины химических сдвигов, тогда как химические сдвиги атомов углерода галактопиранозного фрагмента существенно отличаются, что связано с наличием поблизости аномерного центра. Сигнал атома C1 -аномера расположен в области 93.14 м.д., -аномера – 98.00 м.д. В спектре ЯМР 1H дублет протона Н1 в -аномере расположен в области 4.91 м.д., в -аномере в области 4.23 м.д. (рисунок 1). Экваториально-аксиальное расположение протонов при 1 и 2 атомах углерода в -аномере сужает константу их спин-спинового взаимодействия до 2,6 Гц, а -аномере диаксиальное расположение этих протонов приводит к увеличению той же константы до 6.7 Гц.
Окисление 6-неоментилсульфанил-1,2:3,4-ди-O-изопропилиден -D-галактопиранозы различными окислителями
Поскольку токсичность сульфидов и сульфоксидов способна ограничить их дальнейшее использование, предварительно оценивали гемолитическую активность соединений [111, 112]. В результате проведенных исследований установлено, что сульфиды 5, 12 и 8 в концентрации 100 мкМ являлись высокотоксичными по отношению к эритроцитам крови млекопитающих (приложение, рисунок 1), что не позволило провести оценку их мембранопротекторной и антиоксидантной активности в данной модельной системе. Однако их сульфоксиды (R,S)-19, 20 и 21 выраженной гемолитической активностью не обладали.
Сопоставление результатов, представленных в приложении на рисунках 2а и 2б, свидетельствует о том, что по убыванию мембранопротекторной активности исследуемые соединения можно расположить в следующем порядке: 13 = (Ss)-21 (Ss)-19 (Rs)-20 = (Rs)-21 (Rs)-19 (Ss)-19. У соединений (Rs)-22, (Ss)-22 и 18 статистически значимая мембранопротекторная активность в условиях Н2О2-индуцированного гемолиза эритроцитов не выявлена.
Механизм действия исследуемых конъюгатов можно свести к простейшему окислению, где сульфиды выступают в роли «ловушек» свободных радикалов в стадии инициирования разложения перекисей: ROOH + R1SR2 ROH + R1S(O)R2 2Исследования проводились в ФГБУН Институте биологии Коми НЦ УрО РАН с.н.с. лаборатории радиоэкологии животных, к.б.н. Шевченко Оксаной Георгиевной. ROOH + R1S(O)R2 ROH + R1S(O)2R2, где R1 – терпеновый, а R2 – моносахаридный фрагмент. Сульфиды деактивируют гидропероксиды в системе путем стехиометрического взаимодействия с ними с получением сульфоксида и спирта.
Эта реакция, однако, идет слишком медленно, чтобы предотвратить значительное накопление гидропероксида в стадии автоокисления и, следовательно, дает лишь небольшой вклад в общее антиоксидантное действие сульфидов [113]. Сульфоксиды, которые образуются на более поздней стадии окисления, действуют как ингибиторы ионного распада гидропероксидов. Поэтому они вносят наиболее значительный вклад в общее антиоксидантное действие сульфидов [114]. В работе [115] был предложен механизм, согласно которому сульфоксиды действуют путем формирования молекулярных комплексов с гидропероксидами, предотвращая тем самым распад последних на свободные радикалы. Деятельность сульфоксидов во многом зависит от их тепловой стабильности, но при этом не дается никакого объяснения этого факта. Это заключение опровергается в работе [113], где представляется доказательство антиоксидантного действия сульфоксидов, которое вытекает из их способности образовывать сульфеновые кислоты, являющиеся ингибиторами разложения гидроперекисей. Предположительно данный процесс с образованием нестабильных сульфеновых кислот можно описать следующими реакциями: индуктор окисления RO2 (инициирование) RO2 + RH ROOH + R R + O2 RO2 (быстро) продолжение цепи 2RO2 молекулярные продукты (прекращение) R1SOR2 R1SOH + R2 – (термическое разложение сульфоксида) 2R1SOH R1SOSR1 + H2O R1SOH + nRO2 молекулярные продукты (ингибирование) R1SOH молекулярные продукты (разложение сульфеновой кислоты) (R1 – Terp, R2 – моносахаридный фрагмент) В нашем исследовании наиболее активными в отношении гидроксильного радикала являются сульфоксиды, содержащие фрагменты диизопропилиденгалакто- и фруктопиранозы. Возможно, это объясняется тем, что именно сульфоксиды могут оказывать мгновенное антиоксидантное действие, в то время, как исходные соединения – сульфиды, для проявления антиокислительных свойств должны предварительно провзаимодействовать с небольшим количеством кислорода [116]. Большинство конъюгатов 13, (Ss)-20, (Rs)-20, имеющие свободные гидроксильные группы в моносахаридных фрагментах, показали высокую мембранопротекторную активность. Исключением являются исследуемые сульфиды и сульфоксиды с глюкопиранозным фрагментом (Rs)-22, (Ss)-22 и 18. В своей структуре они содержат две свободные гидроксильные группы, но ни одно из них не оказалось высокоактивным в данной модельной системе.
Соединения, проявившие наибольшую мембранопротекторную активность, не только защищали клетки от гемолиза, но и статистически значимо ингибировали накопление вторичных продуктов ПОЛ (ТБК-АП) в суспензии эритроцитов (приложение, рисунок 2в), что подтверждает наличие у исследуемых соединений антиоксидантной активности в данной модельной системе. Если рассматривать динамику гибели клеток в условиях острого окислительного стресса, то можно сделать вывод, что в целом исследуемая группа соединений проявляет активность только на ранних стадиях и малоактивна на заключительной стадии процесса. Активность данных серосодержащих соединений обусловлена их действием, ингибирующим разложение перекиси, но они не могут исключить весь процесс. Обычно данное явление устраняется за счет внутреннего синергизма, когда помимо серосодержащих групп, обладающих антипероксидной активностью, в структуру биологически активного соединения вводится фрагмент, имеющий антирадикальную активность [117].