CC BY
48Journal of Siberian Federal University. Chemistry 2 (2008 1) 200-205
УДК 547.902.659.4
Синтез сложных эфиров бетулина
Тамара И. Когай*
Сибирский федеральный университет, пр. Свободный,79, Красноярск, 660041 Россия 1
Received 2.06.2008, received in revised form 25.08.2008, accepted 27.08.2008
Синтезированы новые сложные эфиры бетулина: 28-О-1-адамантат бетулина, 28-О-гидроциннамат бетулина и 3,28-дикаприлат бетулина реакцией взаимодействия между бетулином и хлорангидридом соответствующей кислоты. Строение полученных соединений установлено на основании ИК-, 1Н-ЯМР-спектроскопии и результатов элементного анализа.
Ключевые слова: сложные эфиры бетулина - 28-О-(1-адамантат) бетулина, 28-О-гидроциннамат бетулина, 3, 28-дикаприлат, синтез, бетулин, хлорангидриды карбоновых кислот, строение, ИК-, 1Н-ЯМР-спектроскопия.
Введение
Лекарственные препараты на основе растительного сырья по сравнению с синтетическими аналогами имеют ряд преимуществ. Будучи сложными по составу, они содержат много ингредиентов, которые придают им ценные свойства и обеспечивают многостороннее действие на организм, более сильное, чем действие каждого из них в отдельности. Кроме того, препараты растительного происхождения, обладающие стойким терапевтическим эффектом, как правило, мало токсичны и редко оказывают побочное действие. Соединениями, сочетающими доступность с ценной биологической активностью, богат класс три-терпеноидов. Последние два десятилетия дали основания возлагать надежды на введение в терапию ряда болезней препаратов на основе тритерпеноидов лупанового ряда. К тритерпе-ноидам лупанового ряда относится бетулин и
его производные. Бетулин широко распространен и легко получается практически в любом количестве из бересты березы, в которой его может быть до 35 %.
Ацильные производные бетулина проявляют выраженную анти-ВИЧ-гепатопротекторную, противоязвенную, противовоспалительную, ранозаживляющую и иммуномоделирующую активности. Так, 3,28-О-диникотинат бетулина проявляет гепатопро-текторную и анти-ВИЧ-активность. Установлено, что 3,28-О-диметилсукцинат бетулина проявляетвысокуюанти-ВИЧ-активность, причём диметилсукцинильные производные бету-лина оказались более активными, чем С3 или С28 моноэфиры [1]. Ацильные производные бетулина обладают гепатопротекторными свойствами. Показано, что ряд ацилатов бе-тулина превосходит гепатопротекторное действие бетулина и силибора, проявляющееся
* Corresponding author E-mail address: kogay@lan.krasu.ru
1 © Siberian Federal University. All rights reserved
при лечении заболеваний печени подопытных животных, вызванных СС14, тетрациклином и этанолом. Наиболее высокую активность имеет бисгемифталат бетулина в дозе 20 мг/ кг, превосходящий по активности известный гепатопротектор «Карсил». Введение бисге-мифталата бетулина подопытным животным привело к уменьшению проявлений интоксикации и ускорению восстановления функции гепатоцитов [2]. Противоязвенный эффект бисгемифталата и диникотината бетулина аналогичен активности препаратов «Вентер» и «Омез» в дозах 12 и 20 мг/кг. Эфиры бетулина с пальмитиновой и линолевой кислотами проявляют антиартритное действие [3].
Анализ литературных данных показал, что многие ацильные производные бетулина обладают биологической активностью широ-
кого спектра действия, но, вместе с тем, возможности этого класса производных бетулина далеко не исчерпаны. Необходимо расширить круг ацильных производных бетулина для выявления наиболее эффективных в плане биологической активности представителей этого класса тритерпеноидов.
В качестве ацилирующих реагентов были использованы хлорангидриды 1-адамантан карбоновой, 3-фенилпропановой (гидрокоричной), октановой (каприловой) кислот, синтезированные по методике [4] из кислот и пятихлористого фосфора. Эти кислоты были выбраны потому, что они сами или их производные обладают биологической активностью [5,6]. Сложные эфиры бетулина синтезировали из бетулина и соответствующих хлоранги-дридов:
CH3-C—CH2 3 v-2 CH3-C—CH2 3 ^—2
^JO О 0
f^Y Y R—gC r—Y'ïC II
/--Д^ 2°H - H2°"C~R
ho^ Ri-O' A
i II ( a,b,d)
a - R = H, R = 1- адамантил b - R* = H, R = Ph-aCH2 PCH d - R* = R = C7H15
Экспериментальная часть
Контроль хода реакции осуществляли методом ТСХ на пластинках «Silyfol» с использованием растворителей хлороформ - метанол - муравьиная кислота в соотношении 100:2:0,5. ИК-спектры записывали на приборе "Vektof'-22 в KBr, спектры Щ-ЯМР - на приборе "Avance 200" (BRUKER) с рабочей частотой 200 МГц в CDCl3. Растворители очищали и сушили по стандартным методикам.
Ацилирование бетулина хлорангидри-дом 1-адамантанкарбоновой кислоты. В
трёхгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, загружали 2 г бетулина и 10 мл сухого пиридина. Хлорангидрид адамантан-1 карбоновой кислоты в количестве 1,2 г растворяли в 10 мл сухого бензола и прикапывали в течение 20 мин при 0 0С, после чего температуру постепенно повышали до комнатной и оставляли на 8 часов при 20 0С, прибавляли 2 мл воды,
перемешивали в течение 30 мин. Растворитель отгоняли под вакуумом водоструйного насоса. Остаток экстрагировали этилацетатом, промывали 1 н. соляной кислотой, насыщенным раствором бикарбоната натрия и водой до нейтральной среды, сушили над безводным сульфатом натрия. Растворитель отгоняли. Остаток разделяли на индивидуальные соединения при помощи препаративной тонкослойной хроматографии на силикагеле. В качестве элюента использовали смесь хлороформ - этилацетат 15:1. Десорбированный продукт реакции очищали перекристаллизацией. Строение полученного соединения устанавливали методами ИК- и ПМР-спектроскопии, подтверждали данными элементного анализа.
28-О-(1-адамантат) бетулина (IIa)
Выход 45, 2%; ИК-спектр, v, см-1: 3629,0; 3419,8; 2913,5; 2851,9; 1716,6; 1454,0; 1232,1; 1078,5; спектр 'Н -ЯМР, (5, м.д.): 0,87; 0,90; 0,95; 1,04 (15Н, 5с., 5СН3); 1,10 - 2,00 (41Н, м., СН2 СН); 1,94 (3Н, м., 3СН, адам.); 2,43 - 2,56 (3Н. м., Н13, Н16); 3,06 - 3,18 (1Н, м., Н19); 3,21 (1Н, м., Н3); 3,77 (1Н, с., Н: ОН при С3); 4,32; 4,26; 3,86; 3,81 (2Н, кв., J=12, Н28); 4,62 (1Н, с., Н29а); 4,71 (1Н, с., Н29а). Найдено %: С 81,23; Н 10,29. СНО,. Вычислено %: С
' * ' 41 64 3
81,46; Н 10,60.
Ацилирование бетулина хлорангидри-дом гидрокоричной кислоты. В трёхгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещали 3,36 г бетулина, 10 мл абсолютного пиридина, охлаждали до 0 0С. Затем по частям в течение 10 мин приливали раствор 2,35 г хлорангидрида гидрокоричной кислоты в 10 мл абсолютного бензола, перемешивали в течение 30 мин, после чего температуру постепенно повышали до комнатной и оставляли на 8 часов при 20 0С. Затем к реакционной смеси прибавляли 2 мл воды и перемешивали в течение 30 мин. Дальнейшую обработку синтеза
и анализ полученного соединения проводили, как в предыдущем примере.
28-О-гидроциннамат бетулина (IIb) Выход 56,4 %; ИК-спектр, v, см-1: 3629,0; 3028,2; 2918,9; 2849,7; 1728,4; 1605,0; 1500,0; 1460,0; 1454,1; 1180,0; 745,2; 698,8; спектр Щ -ЯМР, (5, м.д.): 0,87; 0,90; 0,95; 1,04 (15Н, 5с., 5СН3); 1,10 - 2,00 (29Н, м., СН2 СН); 2,43 -2,56 (3Н. м., Н13, Н16); 2,66 (2Н, тр., J=7,6; СН2: ß-фенил); 2,95 (2Н, тр., J=3,6; а-фенил) 3,06 - 3,18 (1Н, м., Н19); 3,21 (1Н, м., Н3); 3,77 (1Н, с., Н: ОН при С3); 4,32; 4,26; 3,86; 3,81 (2Н кв., J=12, Н28); 4,62 (1Н, с., Н29а); 4,71 (1Н, с., Н29а); 7,23 - 7,42 (5Н, м., ароматич.).
Найдено %: С 80,94; Н 10,35. С39Н58О3 Вычислено %: С 81,53; Н 10,10.
Ацилирование бетулина хлорангидри-дом каприловой кислоты
В трёхгорлую колбу, снабженную мешалкой, холодильником и капельной воронкой, загружали 3,4 г бетулина в 10 мл абсолютного пиридина, перемешивали. Хлорангидрид каприловой кислоты в количестве 2,47 г, растворенный в 10 мл абсолютного бензола, прикапывали в течение 20 мин при 0-5 0С, перемешивали 30 мин, после чего температуру постепенно повышали до комнатной и оставляли на 8 часов при 20 0С. Затем добавляли 2 мл воды и перемешивали в течение 30 мин. Дальнейшую обработку синтеза и анализ полученного соединения проводили, как в первом примере.
3, 28-О-дикаприлат бетулина (IId) Выход 79,6 %; ИК-спектр, v, см-1: 2956,0; 2858,1; 1745,2; 1642,3; 1439,4; 1371,5; 1247,8; 1047,6; 844; спектр Щ -ЯМР, (5, м.д.): 0,87; 0,90; 0,95; 1,04 (15Н, 5с., 5СН3); 1,10 - 2,00 (48Н, м., СН2, СН); 2,43 - 2,56 (3Н. м., Н13, Н16); 3,06 - 3,18 (1Н, м., Н19); 4,32; 4,26; 3,86; 3,81 (2Н, кв., J=12, Н28); 4,50 (1Н, м., Н3); 4,62 (1Н, с., Н29а); 4,71 (1Н, с., Н29а); Найдено %:
С 79,09; Н 11,55. С46Н80О4. Вычислено %: С
' * ' 46 80 4
79,54; Н 11,23.
Результаты и обсуждение
Существуют различные способы получения ацилированных производных бетулина. В качестве ацилирующих реагентов, как правило, применяют ангидриды или хлорангидриды карбоновых кислот в присутствии пиридина или третичных аминов. В качестве ацилирую-щих реагентов нами были использованы хлорангидриды 1-адамантанкарбоновой, гидрокоричной и каприловой кислот. Ацилирование бетулина проводили в сухом бензоле. Соотношение бетулина и ацилирующего реагента составляло 1: 2 во всех опытах.
В ИК-спектре продукта ацилирования бетулина хлорангидридом 1-адамантан карбоно-вой кислоты присутствует полоса поглощения при 1716,6 см-1, соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы сложных эфиров. Данная полоса поглощения отсутствует в ИК-спектре бетулина. Полоса поглощения при 1232,1 см-1, соответствует валентным колебаниям связи С-О сложноэфирной группы. В продукте ацилирования отсутствует полоса поглощения при 1788 см-1 соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы хлорангидрида 1-адамантанкарбоновой кислоты, отсутствует также полоса поглощения при 1693,5 см-1, соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы 1-адамантанкарбоновой кислоты. Таким образом, на основании данных ИК-спектроскопии можно сделать вывод о наличии сложноэфир-ной связи в полученном продукте реакции. Этот вывод подтверждают данные 'Н-ЯМР-спектроскопии. В ЯМР-спектре анализируемого соединения наблюдается сдвиг сигналов метиленовых протонов при С28 в область более слабого поля (4,32 м.д.; 4,26 м.д.; 3,86 м.д.; 3,81 м.д.) по сравнению с сигналами этих
протонов в бетулине (3,78 м.д.; 3,83 м.д.; 3,31 м.д.; 3,37 м.д.). Сдвиг сигналов метиленовых протонов в более слабое поле свидетельствует о появлении рядом с ними более сильного де-зэкранирующего заместителя, чем ОН-группа, что может быть объяснено наличием —ОС =О группы при С28 бетулина. Анализ ЯМР-спектра полученного продукта также показал, что он является моноэфиром бетулина и 1-адамантанкарбоновой кислоты. Доказательством этому служит отсутствие низкополь-ного сдвига протона при С3 по сравнению с сигналом этого протона в бетулине (3,21 м.д.) и наличие в ИК-спектре этого соединения широкой полосы поглощения в области 3629 см-1 (валентные колебания связи О-Н), что характерно для экваториально расположенной вторичной гидроксильной группы. Данные ИК- и 'Н-ЯМР-спектроскопии подтверждены данными элементного анализа. Таким образом, в результате ацилирования бетулина хлорангидри-дом 1-адамантанкарбоновой кислоты получен моноэфир - 28-О-(1-адамантат) бетулина.
Ацилирование бетулина хлорангидридом гидрокоричной кислоты привело к образованию моноэфира бетулина, что следует из анализа данных ИК- и 'Н-ЯМР-спектроскопии и данных элементного анализа. В ИК-спектре полученного соединения обнаружена полоса при 1728,4 см-1, соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы сложного эфира, а также сильная полоса при 1180 см-1-, соответствующая валентным колебаниям С-О сложноэфирной связи. Две полосы поглощения средней интенсивности при 745 см-1 и 698,8 (деформационные колебания С-С связи и внеплоскостные деформационные колебания С-Н связи бензольного кольца) характеризуют монозамещённые производные бензола. В ЯМР-пектре продукта взаимодействия бе-тулина и хлорангидрида гидрокоричной кислоты наблюдается сдвиг сигналов протонов
метиленовой группы при С28 в область слабого поля (4,32 м.д.; 4,26 м.д.; 3,86 м.д.; 3,81 м.д.) по сравнению с сигналом этих протонов в бетулине. Анализ ЯМР-спектра полученного продукта показал также, что он является моноэфиром бетулина и гидрокоричной кислоты: отсутствует сдвиг сигналов протонов при С3 по сравнению с сигналами этих протонов в бе-тулине. Отсутствие ацильной группы при С3 подтверждается данными ИК-спектроскопии: полоса поглощения в области 3629 см-1 свидетельствует о наличии вторичной гидроксиль-ной группы, связанной с циклогексановой системой. Образование моноэфира бетулина и гидрокоричной кислоты подтверждено данными элементного анализа.
Таким образом, на основании данных ИК-и ПМР-спектроскопии и данных элементного анализа удалось установить, что исследуемое соединение представляет 28-О-гидроциннамат бетулина.
Наиболее реакционноспособным, как и следовало ожидать, оказался хлорангидрид каприловой кислоты. ТСХ-анализ неочищенного продукта показал практически полное отсутствие исходного бетулина. В ИК-спектре очищенного методом препаративной тонкослойной хроматографии соединения наблюдаются полосы поглощения при 1745,5 см-1 и при 1247 см-1, что соответствует валентным колебаниям связей групп С=О и С-О сложных эфиров. В ЯМР-спектре этого соединения наблюдается сдвиг сигналов протонов метилено-
вой группы при С28 (4,32 м.д.; 4,26 м.д.; 3,86 м.д.; 3,81 м.д.) и протона при С3 (4,50 м.д.) в область слабого поля по сравнению с сигналами этого протона в бетулине (3,21 м.д.). Сдвиг сигнала протона при С3 говорит о наличии более дезэкранирующего заместителя, чем ОН-группа, что может быть объяснено введением ацильной группы в это положение. Этот вывод подтверждается отсутствием в ИК-спектре полосы поглощения в области валентных колебаний связи О-Н. Таким образом, на основании спектральной информации и данных элементного анализа можно сделать вывод о том, что полученное соединение представляет диэфир каприловой кислоты и бетулина - 3,28-О-дикаприлат бетулина.
Заключение
Реакцией ацилирования бетулина хлоран-гидридами 1-адамантанкарбоновой, гидрокоричной и каприловой кислот в сухом бензоле в присутствии безводного пиридина при 0 °С получены новые сложные моно- и диэфиры бетулина. Строение полученных соединений установлено на основании данных ИК- и 'Н-ЯМР-спектроскопии и результатов элементного анализа.
Показано, что при мольном отношении бетулина и хлорангидрида кислоты, равном 1:2, образуются моноэфиры: 28-О-(1-адамантат) бетулина и 28-О-гидроциннамат бетулина. Хлорангидрид каприловой кислоты образует диэфир - 3,28-О-дикаприлат бетулина.
Список литературы
1. Толстиков, Г.А., Флехтер, О.Б., Балтина Л.А., Бетулин и его производные // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т.13. №6. С. 1-30.
2. Граник, В.Г. Основы медицинской химии. М.: Высшая школа, 2001. 248 с.
3. Флехтер, О.Б., Медведева Н.И., Карачурина Л.Т., Балтина Л.А., Толстиков Г.А. Синтез и фармакологическая активность эфиров бетулина, бетулиновой кислоты и аллобетулина// Химико-фарм. журн. 2005. Т.39. №8. С. 9-12.
4. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М.: Химия, 1969. С. 232.
5. Тюкавкина, Н.А., Буков, Ю.Б. Биоорганическая химия. М.: Медицина, 1991. 358 с.
6. Ковтун, В.Ю. Использование адамантанкарбоновых кислот для модификации лекарственных средств и биологически активных соединений// Химико-фарм. журнал. 1987. Т.21. С. 931-940.
Synthesis of Ester of Betulin
Tamara I. Kogay
Siberian Federal University, 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041 Russia
Novel ester of betulin - betulin-28-O-(1-adamantat), betulin-28-O-hydrocinnamat, betulin-3, 28-O-dikaprilat were produced from betulin and appropriate chlorangidrids of carbon acid in absolute benzene at 0 °C. The IR-, H-NMR- and elementary analysis evidence support this structure of these esters of betulin.
Keywords: esters of betulin - betulin-28-O-(1-adamantat), betulin-28-O-hydrocinnamat,, betulin-3,28-O-dikaprilat, synthesis, betulin, chlorangidrids of carbon acids, structure, IR-, H-NMR-spectroscopy.
