Syntéza, studium reaktivity a biologické aktivity derivátů uracilu
substituovaného v poloze C5 a N1
Mejdrová IvanaBioorganická chemie
Vedoucí práce: RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D.
O cenu děkana 2011
Úvod
HN
NH
O
O
F
HN
N N
N
O
H2NO
OH
NH
HN
ON
O
F
O
O
OHHO
H3C
HN
O
O N
O
OH
OH
Br
NH
N
C
O
O
R1
R2
• Modifikace složek NK ~ RNA; DNA
• Báze / nukleosid / nukleotid• Antimetabolity • Biologická aktivita
~ antivirální, antibakteriální, kancerostatická
5-fluorouracil
acyclovir
5-bromovinyluridin
kapecitabinObr. 1
2
3
Současný vývoj
NH
N
O
O
NH
XNH
R2
O
R1
R1 = H,
R2 = alkyl, aryl, heterocyklus
OHHO
NH
N
O
O
NH
XH2N
R1
"diaminoalkyl(aryl) deriváty""karboxamidové deriváty"
X = -(CH2)2 - -(CH2)6- -(CH2)3 -
Obecné struktury
HN
NH
O
O
NH
NH2
putrescinylthymin (putThy)
Bakteriofág fW-14 - Pseudomonas acidovorans fW-14
Obr. 2
Cíle - navržená strategie syntézy cílových derivátů.
4
HN
NH
O
O
HN
NH
O
O
Cl
HN
N
O
O
NH
XNH2
HN
N
O
O
NH
XNH
R
O
HN
NH
O
O
NH
XNH
R
O
HN
NH
O
O
NH
XNH2
OH OH
OHOH
R: Alkyl-COOH Aryl-COOH Het-COOH
X: -(CH2)2- -(CH2)3- -(CH2)6-
1 2 3 4
6 7
O
i i
i)
5 OH
i,ii
Schéma 1i) (HCHO)n, Ba(OH)2/H2O, reflux ii) HCl/H2O
iii) konc.HCl, RT, 2h
Ling, O. K. e. a. Chin. Chem. Lett. 1998, 2, 314-316.
Přípravy aminoalkyl/arylaminomethyluracilů
HN
NH
O
O
ClHN
NH
O
O
NH
RNH2
NH2 -R - NH2
12 R = CH2CH213 R = CH2CH2CH214 R = (CH2)615 R = C6H4
2 8 R - CH2CH29 R - CH2CH2CH210 R = (CH2)611 R = C6H4
MeOH, 75°C, 48h
aceton, reflux, 2-6h
aceton, TEA, reflux, 2-6h
1,4-dioxan, TEA, 40°C
Schéma 2
i)
ii)
iii)
iv)
iv) Gavriliu, D. et al Nucleos Nucleot Nucleic Acids 2000, 19 (5 & 6), 1017-1031.
i) Kim, J. C.; Lee, M. H.; Choi, S. K. Arch. Pharm. Res. 1998, 21 (4), 465-469.
ii, iii) Delia, T. J. J. Med. Chem. 1976, 19 (2), 344-346.
5
HN
NH
O
O
NH
NH2
Možné pozice disubstituce aminoethylaminomethyl derivátu.
HN
NH
O
O
ClNH2
HN
NH
O
O
NH
i) 75 - 85°C, 8/27/48h
H2N MeOHNH2
i
2 8 12
Schéma 3
Syntéza s nadbytkem DA v MeOH
Obr. 4
6
Příprava aminoalkyl/arylaminomethyluracilů
derivát diamin 1eq/2eq t (°C) t (h) výtěžek (%) LC-MS
12 EDA 60 2 - 5 45 -77 MSd + DSd
13 PDA 60 2.5 -4.5 50 - 89 MSd + DSd
14 HDA 60 4.5 – 5.5 31 -47 MSd + DSd
15 PhDA 60 5- 6 67 - 90 MSd
HN
NH
O
O
ClHN
NH
O
O
NH
RNH2
NH2 -R - NH2
6
Schéma 4
R = -CH2CH2- -CH2CH2CH2- -(CH2)6-
EDA PDA HDA PhDA
aceton (TEA)
reflux
12-158-11
Tab. 1.
7
Příprava aminoalkyl/arylaminomethyluracilů
8
HN
NH
O
O
NH
RNH2
HN
NH
O
O
NH
RNH
O
12-15
O OH
DMF, CH3CN, RT
DIC, HOBt
R = -CH2CH2- -CH2CH2CH2- -(CH2)6-
12 13 14 15
1617-20
Schéma 5
O
OR1
CHN
N
R2
R2
OR1
O OR1
OBt
OR1
NHR3
R3NH2HOBtkarbodiimid
Schéma 6Lokhande, T. N. Bioorg. Med. Chem. 2006, 12 (1), 6022-6. Montalbetti, Ch. A. G. N. Tetrahedron 2005, 6, 10827-10852. JP A 56039089, 1981, 6. Adams, A. D. US 20030125357 A1, 2003, 33.
Příprava karboxamidů uracilu
HN
NH
O
O
NH
R1NH2 acylchlorid pyridin nebo
DCM + TEA
HN
NH
O
O
NH
R1NH
R2
O
23 R1 = CH2CH2; R2 = C15H31 24 R1 = CH2CH2CH2; R2 = C15H3125 R1 = CH2CH2; R2 = CH326 R1 = CH2CH2CH2; R2 = CH3
21 palmitoylchlorid22 acetychlorid
12 R1 =13 R1 =
-CH2CH2-
-CH2CH2CH2-
12-13
21-2223-26
0 °C - RT
Schéma 7
derivát reakce diamino derivát acylchlorid solvent t (h)
23 12 palmitoyl-Cl pyridin 100
241 13 palmitoyl-Cl pyridin 100
2 13 palmitoyl-Cl DCM 36
25 12 acetyl-Cl pyridin 36
26 13 acetyl-Cl pyridin 36
Tab. 3
Luedtke, G. R.;et al Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20 (8), 2556-2559. 9
Karboxamidy – reakce s acylchloridy
HNO
RNH2
HN
NH
O
O
Cl
HN
NH
O
O
NH
RNH
OHO
O
O
O
i
iiiii
i) DCC, HOBt, CH3CN ii) MeOH, H2SO4; iii) diamin
Schéma 8
16
27
282 17-20
i) Lokhande, T. N. Bioorg. Med. Chem. 2006, 12 (1), 6022-6. Montalbetti, Ch. A. G. N. Tetrahedron 2005, 6, 10827-10852. JP A 56039089, 1981, 6. Adams, A. D. US 20030125357 A1, 2003, 33. ii) Williamson, K. L. Synthesis of Methyl Benzoate by Fisher Esterification. In Macroscale and Microscale Organic Experiments, Houghton Mifflin, Boston, 2011, p 385.
iii) Miguael, S. ES419284(A1), 1976.
10
Syntéza synthonů s následnou substitucí
HN
NH
O
O
Cl
OOH
OH
NH
N
10
O
R-NH2
HN
NH
O
O
NH
R
a R =
b R =
c R =
d R =
i R =
j R =
ethanol
RT
2 3029
k R =CH3
Schéma 9
e R =
f R =
g R =
h R =
Nencka, R. et al Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16 (5), 1335-1337. 11
Příprava monoaminoalkyl/aryl derivátů
HN
NH
O
O
NH
NH
N
30g
HN
NH
O
O
N
NH
NH
O
O
H3C
31k
Obr. 5
Obr. 6
Graf 1
12
Příprava monoaminoalkyl/aryl derivátů
0 100 200 300 400 500 6000
50
100
150
200
250
300
350
400
450
l (nm)
Inte
nzita
fluo
resc
ence
u.a
.
Emisní spektrum derivátu 30g
Příprava monoaminoalkyl/aryl derivátů
30 reakce amino derivát t (h) výtěžek % LC - MS
a 2 eq ON 34 MSd + DSdb 2 eq ON 55 MSd + DSdc 2 eq ON 40 MSd + DSdd 2 eq ON 43 MSd + DSde 2.5 eq 36 46 MSd + DSdf 2.5 eq 36 79 MSd + DSd
g1 2.5 eq 36 68 MSd2 2.5 eq 36 89 MSd
h 2.5 eq 36 31 MSd + DSdi 2.5 eq 36 36 MSd + DSdj 2.5 eq 36 17 MSd + DSdk 2 eq ON 38 DSd (31k)
Tab. 4
HN
NH
O
O
NH
R
30
13
HN
NH
O
O
NH
NH
N
30g
HN
NH
O
O
N
NH
NH
O
O
H3C
31k
HN
N
O
O
OR
OH
HN
NH
O
O
Cl HN
NH
O
O
OR
reflux2-6 h
2 32
ROH
OOH
a) R = methylb) R = ethylc) R = i-propyld) R = t-butyle) R = pentyl
f) R = hexylg) R = heptylh) R = oktyli) R = nonylj) R = decyl
33
5
Schéma 10
OH
Brulíková, L.; Džubák, P.; Hajdúch, M.; Hlaváč, J. Carbohydr Res 2011, submitted.Holy, A. Collect. Czech. Chem. Commun. 1993, 58, 649-674.Ratsino, E. V.; Radchenko, S. I. Russ. J. Gen. Chem. 2011, 79 (2), 340-341.
Cs2CO3, K2CO3, NaOHDMF, H2O40-45 °C; 85- 110 °C9-28h
14
Metody přípravy acyklických nukleosidů
Metody přípravy acyklických nukleosidů
HN
N
O
O
OR
OH
OH
b) R = ethyld) R = t-butylf) R = hexyl
33f33
HN
N
O
O
O
OH
OH
alkoxyderivát reakce glycidol t (h) t (°C) báze
33b
1 1 eq 13 75 Cs2CO3
2 1 eq 25 110 Cs2CO3
3 1 eq 20 110 K2CO3
4 1.5 eq 18 110 K2CO3
33d
1 1 eq 20 105 Cs2CO3
2 1 eq 28 105 K2CO3
3 1.5 eq 18 105 K2CO3
33f1 1.5 eq 9 85 K2CO3
2 1.5 eq 18 40-45 NaOH
Tab. 5
15
Závěr
Připraveny zástupci monoamino-; diaminoalkyl/arylderivátů a acyklických nukleosidů
Reaktivita aminoskupin alifatických/ aromatických derivátů
? Purifikace
? Selektivní monoacylace
? Optimalizace syntézy karboxamidů
? Syntéza na pevné fázi
? Příprava prekurzorů oligonukleotidů
NH
N
O
O
NH
XNH
R2
O
R1
NH
N
O
O
NH
XH2N
R1
"diaminoalkyl(aryl) deriváty"
"karboxamidové deriváty"
16
17
Poděkování
RNDr. Lucii Brulíkové, Ph.D.Členům Katedry organické chemie
Děkuji za pozornost…
