CC BY
38
НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКОЗАМИ! 1А — МОДЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СИНТЕТИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИЕНОВЫХ МАКРОЛИДНЫХ АНТИБИОТИКОВ
Белахов Валерий Владимирович канд. хим. наук, вед. науч. сотр. Технион — Израильский институт технологии
(химический факультет), Хайфа, Израиль E-mail: [email protected] Ионин Борис Иосифович д-р. хим. наук, профессор, Санкт-Петербурский технологический институт
(Технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия
E-mail: [email protected]
NEW METHOD OF PREPARATION OF MYCOSAMINE AS A MODEL COMPOUND FOR THE DEVELOPMENT OF SYNTHETIC PATHWAYS OF CHEMICAL MODIFICATION OF POLYENE MACROLIDE ANTIBIOTICS
Valery V. Belakhov
Ph. D. (Chemistry), Senior Research Scientist, Faculty of Chemistry, Technion —
Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
Boris I. Ionin
Dr. Sc. (Chemistry), Professor Department of Organic Chemistry, Saint-Petersburg State Technological Institute (Technical University), Saint-Petersburg, Russia
AHHOTATT^
Разработан новый метод получения микозамина (3-амино-3,6-дидезокси-D-манноза) — модельного соединения для разработки синтетических направлений химической модификации полиеновых макролидных
антибиотиков. Разработанный метод позволяет получить аналитически чистый микозамин с высоким выходом.
ABSTRACT
The new method of the preparation of mycosamine (3-amino-3,6-dideoxy-D-mannose) as a model compound for the creation of synthetic pathways of chemical modification of polyene macrolide antibiotics was developed. The developed method allows to prepare analytically pure mycosamine with high yield.
Ключевые слова: микозамин; полиеновые макролидные антибиотики; химическая модификация; полусинтетические производные.
Keywords: mycosamine; polyene macrolide antibiotics; chemical modification; semisynthetic derivatives.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы по теме «Создание новых полусинтетических производных и модификация существующих полиеновых макролидных антибиотиков с целью получения высокоэффективных противогрибковых лекарственных препаратов» (государственный контракт № 2012-1.5-12-000-1013-005).
1. Введение
Полиеновые макролидные антибиотики (ПМА) амфотерицин В, леворин, нистатин, пимарицин, кандицидин, микогептин и другие широко применяются в медицинской практике для лечения микозов [8, 5, 14]. Известно, что ПМА являются полифункциональными соединениями, которые характеризуются большими размерами лактонного кольца (от 26 до 33 атомов) и наличием сопряженых двойных связей (от 4 до 7) [11, 1]. По числу двойных связей ПМА подразделяются на тетраены, пентаены, гексаены и гептаены. Молекулы ПМА принято подразделять на две части: жесткую непредельную часть
макролактонного цикла, обладающую гидрофобными свойствами, и подвижную — полиольную часть, обуславливающую гидрофильность молекулы. Другими важными структурными компонентами ПМА являются карбоксильная группа и аминогруппа, входящая в состав углеводного фрагмента. В большинстве изученных ПМА содержится аминосахарид-микозамин (3-амино-3,6-дидезокси^-манноза). Следовательно, подавляющее количество полусинтетических производных ПМА получено в результате химической модификации этих противогрибковых препаратов по аминогруппе или карбоксильной группе [3, 4, 2].
В настоящей работе разработан метод получения микозамина с целью
последующего применения его в качестве модельного соединения для разработки новых синтетических направлений химической модификации ПМА.
2. Экспериментальная часть
Использовали амфотерицин В производства “Sigma” (США) с биологической активностью 740 ЕД/мг, с удельными показателями поглощения (Е1%1см) 782, 1373 и 1564 при длинах волн 362, 383 и 405 нм. соответственно. Органические растворители очищали в соответствии с методиками, описанными в [6]. Для очистки реакционной смеси использовали катионит
Dowex H+ в водородной форме (Dowex H+ 50Wx8-400, размер частиц 200—400
1 1 ^
мкм, “Sigma”, США). Спектры ЯМР ( Н и С) получены на приборе “Bruker Avance” (Германия) с рабочей частотой 500 МГц. Исследовали 10—15 % растворы в МеОD-d4, внутренний эталон — ТМС. Контроль за ходом реакции и индивидуальность соединений контролировали с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинах Silica Gel 60 F254 (0,25 мм, “Merck”, Г ермания) в системе растворителей: метиламин (33 % раствор в этаноле) — хлористый метилен-метанол-вода, MeNH2-CH2Cl2-MeOH-H2O, 15:10:15:6. Вещества определяли на хроматограммах с помощью специального проявляющего раствора, содержащего молибдат аммония 120 г (NH4)6Mo7O24 4H2O и 5 г церий (IV) аммония нитрат (NH4)2Ce(NO3)6 в 10 % серной кислоте H2SO4.
Методика получения микозамина (3-амино-3,6-дидезокси-0-манноза).
250 мл сухого метанола охладили до температуры -10оС, а затем добавляли в течение 30 мин капельно 125 мл ацетилхлорида. Реакцию проводили при интенсивном перемешивании в атмофере аргона. После окончания добавления ацетилхлорида реакционную смесь выдерживали при перемешивании при температуре -10оС в течение 30 мин, а затем ещё — 30 мин при комнатной температуре. После этого при комнатной температуре к реакционной смеси добавили 25 г (0,027 мол) амфотерицина В и перемешивали полученную суспензию в течение 30 мин при комнатной температуре, а затем проводили реакцию при интенсивном перемешивании при температуре 50оС в
атмосфере аргона. По данным ТСХ реакция завершилась через 3 ч. Реакционную смесь, представляющую собой суспензию, охладили до комнатной температуры, а затем поместили в холодильник для охлаждения до температуры 4оС в течение 5 ч. После этого реакционную смесь фильтровали, полученный фильтрат концентрировали с помощью ротационного испарителя, остаток промывали метанолом с последующим концентрированием при пониженном давлении. Полученный остаток растворяли в 50 мл дистиллированной воды и подавали на хроматографическую колонну, содержащую катионит Dowex H+. После этого колонну промывали с использованием следующих растворителей или их смесей: 1) метанол — дистиллированная вода, 1: 1; 2) дистиллированная вода; 3) 1 % водный раствор гидрооксиси аммония (NH4OH). Целевой продукт элюировали с колонны с помощью 5—10 % водного раствора гидроокиси аммония. Контроль фракций, выходящих из колонны, проводили с помощью ТСХ. Элюаты, содержащие целевой продукт, объединяли и концентрировали в вакууме, остаток сушили в вакууме при 30оС в течение 4 ч. Получили микозамин в виде мелких белых кристаллов, выход 3,83 г (87 %).
3. Результаты и их обсуждение
Ранее различными исследователями был предложены методы получения микозамина, основанные на проведении кислотного гидролиза ПМА в водноспиртовой среде [10—12]. Основными недостатками этих методов являлись: 1) низкий выход микозамина, связанный с использованием сильных минеральных кислот (серной или соляной), что приводило к образованию значительных количеств продуктов деструкции ПМА; 2) длительный и сложный способ выделения и очистки микозамина. Нами разработан метод получения микозамина, включающий кислотный гидролиз амфотерицина В в более мягких условиях с последующей очисткой микозамина с помощью ионообменной хроматографии, позволяющей получать высокоочищенный целевой продукт (схема 1).
Amphotericin В
AcCI, MeOH ^ products of acid Н3С"'\°^\Г3
'COOH t=40°C hydrolysis + 2| nh °H
of amphotericin В ¿H
Mycosamine
у^^-он
НО N42
Схема 1. Получение микозамина
1 13
Параметры спектров ЯМР ( Н и С) полученного микозамина, а также его физико-химические характеристики согласуются с литературными данными [7, 9].
Вывод
Разработан новый метод получения микозамина — модельного соединения для разработки синтетических путей химической модификации ПМА с использованием первичной аминогруппы, которая является важной функциональной группой молекул этих противогрибковых препаратов и проявляет высокую реакционную способность.
Список литературы:
1. Ветлугина Л.А., Никитина Е.Т. Противогрибковые полиеновые антибиотики. Алма-Ата: Наука. — 1980. — 248 С.
2. Соловьева С.Е., Олсуфьева Е.Н., Преображенская М.Н. Химическое модифицирование противогрибковых макролидных полиеновых антибиотиков // Успехи химии. — 2011. — Т. 80. — № 2. — C. 115—138.
3. Шенин Ю.Д., Белахов В.В., Аравийский Р.А. Нистатин: методы получения, поиск производных и перспективы медицинского применения // Химикофармацевтический журнал. — 1993. — Т. 27. — № 2. — С. 14—21.
4. Шенин Ю.Д., Белахов В.В. Амфотерицин В: свойства, химическое
строение, поиск производных // Антибиотики и химиотерапия. — 1997. — Т. 42. — № 4. — C. 34—46.
5. Antifungal Agents: Advances and Problems, Special Topic: Progress in Drug Research. // Jucker E. (Editor). Basel: Birkhaeuser Verlag. — 2003. — 248 P.
6. Armarego W.L.F., Chai C.L.L. Purification of Laboratory Chemicals. Oxford: Butterworth-Heinemann Press. — 2012. — 1024 P.
7. Ceder O., Hanson B. Pimaricin VIII. Structural and Configurational Studies by
1 ^
Electron Impact and Field Desorption Mass Spectrometry, C (25,3 MHz) and 1H (270 MHz) — NMR Spectroscopy // Tetrahedron. — 1977. — Vol. 33. — № 20. — P. 2703—2714.
8. Macrolide Antibiotics: Chemistry, Biology and Practice. / Omura S. (Ed.). New York: Academic Press. — 2002. — 635 P.
9. Lancelin J.M., Beau J.M. Stereostructure of Glycosylated Polyene Macrolides: the Example of Pimaricin // Bulletin de la Societe Chimique de France. — 1995.
— Vol. 132. — № 2. — P. 215—223.
10. Stefanska B., Troka E., Falkowski L. The Amadori Reaction of Benzyl-Mycosaminide with D-Glycose and D-Mannose // Polish Journal of Chemistry.
— 1983. — Vol. 57. — № 1—3. — P. 309—313.
11. Tereshin I.M. Polyene Antibiotics — Present and Future. Tokyo: University Tokyo Press. — 1976. — 144 P.
12. Tunac J.B., McDaniel L.E., Patel M., Schaffner C.P. Hydroheptin: A Water-Soluble Polyene Macrolide. II. Chemical and Biological properties // Journal of Antibiotics. — 1979. — Vol. 32. — № 12. — P. 1230—1238.
13. Tweit R.C., Pandey R.C., Rinehart K.L. Characterization of the Antifungal and Antiprotozoal Antibiotic Partricin and Structural Studies on Partricins A and B // Journal of Antibiotics. — 1982. — Vol. 35. — № 8. — P. 997—1012.
14. Zotchev S.B. Polyene Macrolide Antibiotics and Their Application in Human Therapy // Current Medicinal Chemistry. — 2003. — Vol. 10. — № 3. — P. 211—223.
