Способ получения индивидуальных стереоизомеров 4-замещенных тиопроизводных глутаминовой кислоты

 

Разработан способ получения индивидуальных стереоизомеров 4-алкилтио- и 4-гетерилтиопроизводных глутаминовой кислоты, основанный на реакции индивидуального стереоизомера производного 4-бромглутаминовой кислоты с солями меркаптанов при их соотношении 1 : (2,5 - 3) в атмосфере инертного газа или азота в смеси этанола и бензола.

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения индивидуальных стереоизомеров 4-тиопроизводных глутаминовой кислоты общей формулы ALK низший алкил.

Из числа 4-тиопроизводных глутаминовой кислоты до настоящего времени синтезирована только 4-метиотиоглутаминовая кислота (1г) [1] в качестве промежуточного продукта при синтезе аналогов противоопухолевого препарата "метотрексат", однако индивидуальные стереоизомеры этого соединения не получены. При этом известно, что биологическая активность соединений существенно зависит от их стереоконфигурации [2] а выделение индивидуальных стереоизомеров представляет сложную синтетическую задачу.

Известны способы получения индивидуальных стереоизомеров C₄-производных глутаминовой кислоты, включающие операцию разделения смеси изомеров методами препаративной хроматографии [3] Они трудоемки, требуют значительного расхода растворителей, их отличает длительность выделения чистых изомеров. Кроме того, не всегда удается подобрать систему растворителей для разделения диастереоизомеров.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения индивидуальных стереоизомеров диметилового эфира 4-ариламинопроизводных глутаминовой кислоты, используемых в качестве полупродуктов для синтеза соединений, обладающих биологической активностью [4] прототип. Он заключается в кипячении диметилового эфира (2S, 4RS)-N-фталоил-4-бромглутаминовой кислоты (2) с избытком ариламина в течение 10 11 ч в ацетонитриле или этаноле с последующим разделением диастереомеров.

трео: R CH₃O (3), OH (4), CH₃ (5), H (6), NHCOCH₃ (7), I (8), Cl (9), Br (10).

эритро:
R CH₃O (11), CH₃ (12).

В результате реакции трео-изомеры образуют в больших количествах чем соответствующие эритро-изомеры. Для выделения треодиастереомеров (3 7) проводят многократную перекристаллизацию продукта, полученного при проведении реакции в этаноле. Эритро-диастереоизомеры (11, 12) получают при разделении смеси на силикагеле с последующей перекристаллизацией. Продукт, полученный при взаимодействии соединения 2 и пара-аминофенола, не удалось получить хроматографически.

Недостатком данного способа является проведение процесса при повышенной температуре, его длительность, необходимость разделения получающихся в результате реакции стереоизомеров методами препаративной хроматографии и многократной кристаллизации, что является трудоемким процессом, требующим значительных затрат растворителей. Суммарный выход стереоизомеров составляет 47-63% Кроме того, разделение диастереомеров методом кристаллизации не является универсальным и требует подбора растворителей в случае каждого конкретного соединения.

Задача изобретения разработать способ, обеспечивающий получение из галогенпроизводного глутаминовой кислоты индивидуальных стереоизомеров 4-алкилтио- или 4-гетерилтиопроизводных глутаминовой кислоты высокой степени диастереоизомерной чистоты.

Поставленная задача решается путем получения меркаптида калия из соответствующего меркаптана и гидрата окиси калия в этиловом спирте, взаимодействия его с индивидуальным стереоизомером производного 4-бромглутаминовой кислоты при их молярном соотношении (2,5 3) 1 в атмосфере инертного газа или азота. Реакцию ведут в смеси бензола и этанола с последующей отгонкой растворителей и выделением целевых продуктов экстракцией органическим растворителем, преимущественно этилацетатом.

Использование индивидуального стереоизомера для синтеза 4-алкилтио- или 4-гетерилтиопроизводных глутаминовой кислоты в условиях, обеспечивающих протекание реакции с обращением конфигурации, позволяет без дополнительной очистки получать чистые диастереоизомеры непосредственно в ходе реакции. При молярном соотношении меркаптид калия/производное 4-бромглутаминовой кислоты меньше чем (2,5 3) 1 идут побочные процессы, которые значительно снижают выход целевых продуктов. При молярном соотношении меркаптид калия/производное 4-бромглутаминовой кислоты больше чем (2,5 3) 1 не происходит увеличение выхода целевых продуктов, и дальнейшее увеличение расхода меркаптида калия является нецелесообразным.

Использование смеси растворителей бензола и этанола позволяет исключить превращение исходного стереоизомера диметилового эфира N-фталоил-4-бомглутаминовой кислоты в другой стереоизомер. Любой стереоизомер производного 4-бромглутаминовой кислоты растворяется в бензоле при комнатной температуре, тогда как при проведении реакции в этаноле (как для прототипа) приходится нагревать спиртовой раствор до 45-50^oC для растворения производного 4-бромглутаминовой кислоты. Исходные меркаптаны окисляются кислородом воздуха до дисульфидов, что приводит к снижению выхода целевых продуктов, поэтому реакцию проводят в среде инертного газа или азота.

Способ осуществляется следующим образом.

К раствору гидроксида калия в абсолютном этаноле прибавляют соответствующий меркаптан и пропускают через раствор инертный газ, например аргон или азот. К полученному раствору меркаптида калия прибавляют бензольный раствор индивидуального диастереоизомера производного 4-бромглутаминовой кислоты в соотношении меркаптид калия/стереоизомер (2,5-3):1. Реакцию проводят при перемешивании на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 45-60 мин в среде инертного газа, например аргона или азота. Удаляют растворители при пониженном давлении, остаток растворяют в органическом растворителе, преимущественно этилацетате, промывают его раствором Na₂CO₃, водой и сушат MgSO₄. Удаляют растворитель в вакууме, получают целевые продукты с выходом 81-99% и с высокой стереоизомерной чистотой (93-97%), что определено методом ВЭЖХ на приборе "Милихром" (сорбент Силасорб С18, колонка 64·3 мм, подвижная фаза гексан-изо-пропанол в соотношениях 160:1 для соединения 16, 40:1 для 17 и 5:1 для 18).

Состав и строение полученных соединений однозначно характеризуется данными элементного анализа, ИК и ПМР- спектроскопии. Спектры ПМР подтверждают конфигурацию полученных стереоизомеров.

Элементный анализ полученных соединений осуществлен на изоэлементарном анализаторе CHNS-0 Модель ЕА-1108. ИК-спектры сняты на приборе UR-20 в пасте на вазелиновом масле.

УФ-спектры сняты на приборе Specord в спиртовом растворе.

¹Н-ЯМР-спектры сняты на приборе Tesla BS-567A (100 МГц) с ТМС в качестве внутреннего стандарта.

Предложенный способ позволяет упростить процесс получения индивидуальных стереоизомеров 4-алкилтио- и 4-гетерилтиопроизводных глутаминовой кислоты за счет исключения операций многократной перекристаллизации и колоночной хроматографии, сократить время процесса и исключить нагрев.

Все это делает более доступным получение энантиомеров целевых соединений, которые являются потенциально биологически активными веществами.

Пример 1. Диметиловый эфир (2S,4R)-N-фталоил-4-децилтиоглутаминовой кислоты.

К раствору 0,221 г (0,00390 моль) KOH в 15 мл абсолютного этанола при перемешивании на магнитной мешалке при комнатной температуре прибавляют 0,84 мл (0,0041 моль) децилмеркаптана. Через раствор пропускают аргон. К полученному раствору прибавляют раствор 0,5 г (0,0013 моль) диметилового эфира (2S, 4S)-N-фталоил-4-бромглутаминовой кислоты в 15 мл абсолютного бензола. (Соотношение меркаптан/ соединение 15 3:1). Смесь перемешивают в течение 45 мин при комнатной температуре, отфильтровывают осадок KBr. Маточный раствор упаривают, а остаток масло светло-желтого цвета растворяют в 30 мл этилацетата. Этилацетатный слой промывают раствором Na₂CO₃ (4·10 мл), водой и сушат MgSO₄. Растворитель упаривают в вакууме, получают бесцветное подвижное масло.

R_f (хлороформ: бензол: метанол 12:10:1): 0,86.

УФ (нм): 220,292 (N-фталоильная группа).

ИК (см^-1): 1725, 1765 (C= 0 фталоильная группа); 1750 (C=0 эфирных групп); 1610 (валент. колеб. кольца); 660 (C-S).

ПМР в CDCl₃ (ТМС, м. д.): 0,86 (s, 3H, CH₃ s- децила); 1,26 (s, 16H, (CH₂)₈ s- децила); 2,33- 2,62 (m, 2H, s-CH₂ децила); 2,77 (m, 2H, CH₂ остатка глут. к-ты); 3,32 (dd, 1H, C_γH ); 3,73 (s, 6H, CH₃ эфирных групп); 5,04 (dd, 1H, C_αH ); 7,92 7,68 (m, 4H, фталоильной группы).

C₂₅H₃₅NO₆S
Найдено (%): С 62,71 H 7,25 N 3,07 S 7,02.

Вычислено (%): C 62,89 H 7,34 N 2,94 S 6,71.

Выход 0,61 г, 98,5
Пример 2. Диметиловый эфир (2S,4R)-N-фталоил-4-(пиридил- -2'-тио)глутаминовой кислоты.

К раствору 0,22 г (0,00390 моль) KOH в 15 мл абсолютного этанола при перемешивании на магнитной мешалке при комнатной температуре прибавляют 0,46 г (0,0041 моль) 2-меркаптопиридина. Реакцию ведут в атмосфере азота. К полученному раствору прибавляют 0,5 г (0,0013 моль) диметилового эфира (2S, 4S)-N-фталоил-4-бромглутаминовой кислоты в 15 мл абсолютного бензола. (Соотношение меркаптан/ соединение 15 3:1). Смесь перемешивают в течение 45 мин при комнатной температуре, отфильтровывают осадок KBr. Маточный раствор упаривают, а остаток растворяют в 30 мл этилацетата и промывают раствором Na₂CO₃ (2x20 мл), а затем водой, сушат этиацетатный слой MgSO₄. Растворитель упаривают при пониженном давлении, получают масло ярко-желтого цвета.

R_f (хлороформ: бензол: метанол 12:10:1): 0,61.

УФ (нм): 220, 290 (N-фталоильная группа).

ИК (см^-1): 1725, 1765 (C=0 фталоильная группа); 1730 (C=0 эфирных групп; 1475, 1550, 1570 (пиридиновое кольцо); 640 (C-S).

ПМР в CDCl₃ (ТМС, м.д.): 2,53 3,22 (m, 2H, C_βH₂ ); 3,70 и 3,72 (два s, 6H, CH₃ эфирных групп); 4,75 (dd, 1H, C_γH ); 5,12 (dd, 1H, C_αH ); 6,9 7,3 (m, 3H пиридила); 7,69 7,88 (м, 4Н, фталоильной группы); 7,92 - 8,0 (m, 1H пиридила).

C₂₀H₁₈N₂O₆S
Найдено (%): C 58,11 H 4,44 N 6,67 S 7,50.

Вычислено (%): C 57,97 H 4,35 N 6,76 S 7,73.

Выход 0,52 г, 96,5
Пример 3. Диметиловый эфир (2S, 4R)-N-фталоил-4-(пиримидинил- 2'- тио)глутаминовой кислоты.

К раствору 0,182 г (0,0033 моль) KOH в 15 мл абсолютного этанола при перемешивании на магнитной мешалке при комнатной температуре прибавляют 0,38 г (0,0034 моль) 2-меркаптопиримидина. Реакцию ведут в атмосфере аргона. К полученному раствору прибавляют 0,5 г (0,0013 моль) диметилового эфира (2S, 4S)-N-фталоил-4- бромглутаминовой кислоты в 15 мл абсолютного бензола. (Соотношение меркаптан/ соединение 15 2,5:1). Смесь перемешивают в течение 60 мин при комнатной температуре, отфильтровывают выпавший осадок KBr. Маточный раствор упаривают, а остаток растворяют в 30 мл этилацетата и промывают раствором Na₂CO₃ (2x20 мл), затем водой. Сушат этилацетатный слой MgSO₄. Растворитель упаривают в вакууме, получают масло светло-желтого цвета.

R_f (хлороформ: бензол: метанол 12:10:1): 0,50.

УФ (нм): 220, 290 (N-фталоильная группа).

ИК (см^-1): 1715, 1770 (C= 0 фталоильная группа); 1740 (C=0 эфирных групп); 1555 (пиридиновое кольцо); 660 (C-S).

ПМР в CDCl₃ (ТМС, м. д.): 2,59 3,27 (m, 2H, C_βH₂ ); 3,73 (s, 6H, CH₃ эфирных групп); 4,59 (dd, 1H, C_γH ); 5,11 (dd, 1Н, C_αH); 6,89 (t, 1H, 5^й протон пиримидила); 7,70- 7,93 (m, 4H, фталоильной группы); 8,27 (d, 2H 4^й и 6^й протоны пиримидила).

C₁₉H₁₇N₃O₆S
Найдено (%): C 54,71 H 4,06 N 10,26 S 7,89.

Вычислено (%): C 54,96 H 4,10 N 10,12 S 7,71.

Выход 0,44 г, 81,3%

Формула изобретения

Способ получения индивидуальных стереоизомеров 4-замещенных тиопроизводных глутаминовой кислоты формулы

где AIk низший алкил;
R децил-, 2-пиридил-, 2-пиримидинилгруппа, отличающийся тем, что меркаптид калия, полученный при обработке гидроксида калия соответствующим меркаптаном, подвергают взаимодействию с индивидуальным стереоизомером диалкилового эфира N фталоил-4-бромглутаминовой кислоты при молярном соотношении 2,5 3 1 в смеси этанола и бензола в атмосфере инертного газа или азота.