Способ получения 6-o-[ -d-(2,3,4,6-тетра-o-ацетил)гликопиранозил]-d,l- -токоферолов

Изобретение относится к способу получения 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)глюкопиранозил]-d,l-α-токоферола (1) или 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)галактопиранозил]-d,l-α-токоферола (2), который заключается во взаимодействии α-токоферола с α- или β-аномерами соответствующих пентаацетатов D-глюко- или D-галактопираноз в присутствии каталитической системы: BF₃·OEt₂ - ионная жидкость [bmim]PF₆ при мольном соотношении α-токоферол: пентаацетат сахара: BF₃·OEt₂: [bmim]PF₆= 1:1:2.5:0.3-5, в хлористом метилене в течение 3 ч при комнатной температуре. Данные соединения являются предшественниками соответствующих деацетилированных гликозидов, для которых отмечено противоаллергическое и противовоспалительное действие.

 

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза водорастворимых аналогов d,l-α-токоферола (витамина Е), конкретно к синтезу 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)глюкопиранозил]-d,l-α-токоферола (1) и 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)галактопиранозил]-d,l-α-токоферола (2), являющихся предшественниками соответственных деацетилированных гликозидов (3) и (4), получаемых из (1) и (2) [М.Lahmann, J.Thiem. Carbohydr. Research 1997, 23-31; Т.Satoh, H.Miyataka, К.Yamoamoto, T.Hirano. Chem. Pharm. Bull., 2001, 49, №8, 948-953].

α-Токоферол входит в состав витаминов группы Е и является основным липофильным антиоксидантом биологических мембран млекопитающих. Его недостаток в организме вызывает бесплодие, дистрофию мышц и дегенерацию нервных клеток. Обнаружено положительное влияние α-токоферола в предотвращении и лечении сердечно-сосудистых, онкологических, нейродегенеративных заболеваний, болезней печени и возрастных патологических нарушений, связанных с окислительным стрессом. Однако низкая стабильность, плохая абсорбция и высокая накапливаемость α-токоферола в жировых тканях снижают его терапевтический эффект и препятствуют биосовместимости с некоторыми препаратами при создании пищевых, фармацевтических и косметических композиций. В последнее время проявляется интерес к гидрофильным аналогам α-токоферола, полученным химической модификацией по фенольной гидроксильной группе, среди которых уже найдены соединения, проявляющие биологическую активность иную, чем свободный α-токоферол. Например, витаминная активность α-токоферилацетата в 1.47 раз превышает активность α-токоферола [В.М.Березовский. Химия витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973, с.286]. Наличие сукцинатной группы в α-токоферилсукцинате обусловливает его уникальные свойства, которые проявляются в антинеоплазической, антиатерогенической и проапоптатической активности in vivo [J.Neuzil, К.Kagedal, L.Andera, C.Weber, U.T.Brunk. // Apoptosis, 2002, vol.7, №2, 179-187].

В связи с этим введение углеводного фрагмента в молекулу α-токоферола с целью получения его более полярных и растворимых в воде производных представляет практически значимый интерес.

На сегодняшний день известно небольшое число работ по синтезу и биологическим испытаниям гликозидных конъюгатов α-токоферола. Установлена высокая растворимость α-токоферилолигосахаридов в воде и в полярных органических растворителях [M.Lahma, J.Thiem // Carbohydr. Res., 1997, vol.299, 23-31]. Экспериментами in vivo показано, что гликозидная связь в конъюгатах α-токоферола чрезвычайно устойчива к ферментативному гидролизу, в связи с чем α-токоферилгликозиды нельзя рассматривать как предшественников α-токоферола. Для них обнаружен другой тип физиологической активности, не связанный с антиоксидантными свойствами. Токоферилгликозиды проявляли сильное ингибирующее влияние в отношении высвобождения гистамина из тучных клеток, подавляли образование антител IgE и оказывали противоаллергическое и противовоспалительное действие [T.Satoh, H.Miyataka, К.Yamamoto, T.Hirano // Chem. Pharm. Bull., 2001, vol.49, №8, 948-953].

Основная проблема, которая возникает при гликозилировании α-токоферола (5), обусловлена его высокой лабильностью, приводящей к открытоцепным димерным спиропроизводным и другим побочным продуктам. По этой причине успешно используемая для синтеза других О-гликозидов реакция Кенигса-Кнорра в случае α-токоферола оказалась непригодной. Сообщалось о получении моно- и дисахаридов α-токоферола с выходом, не превышающим 13%, в реакциях с перацетилированными сахарами, катализируемых n-толуолсульфокислотой [Suntar, Inc (1985) Jpn., Kokai Tokyo Koho Jp 60 56, 994 [85 56, 994]; Chem. Abst. 104 (1986) 34290a].

С низким выходом (20%) были получены тетраацетаты-β-глюкопиранозида (1), - β-галактопиранозида (2) и - α-маннопиранозида-α-токоферола (6) при нагревании ацетилированных сахаров (7)-(9) с токоферолом (5) в нитробензоле с постепенной отгонкой растворителя в ходе реакции. Деацетилирование перацетилированных гликозидов в сухом метаноле, содержащем метилат натрия, привело к желаемым гликозидам [Т.Satoh, H.Muyataka, К.Yamamoto, Т.Hirano. // Chem. Pharm. Bull., 2001, vol.49, №8, 948-953] схема 1.

Схема 1

Реагенты и условия: a. TsOH/С₆Н₅NO₂, 20 мм рт.ст.

Среди исследованных в реакции гликозилирования α-токоферола кислотных катализаторов наиболее эффективным оказался эфират трехфтористого бора. С его использованием взаимодействием трихлорацетоимидата (10) с соединением 5 был получен бензилированный β-гликозид α-токоферола (11) с выходом 30-40% [R.K.Uhrig, M.A.Picard, К.Beyreuther, M.Wiessler // Carbohydr. Reseach., 2000, 325, 72-80]. Однако необходимость синтеза ацетоимидатного донора в несколько стадий и использование дорогостоящего трихлорацетонитрила существенно снижают препаративную ценность способа.

Схема 2

Реакция гликозилирования - α-токоферола перацетилированными моно- и олигосахарами (12)-(16) в присутствии BF₃·OEt₂ приводила исключительно к β-аномерам гликозидов α-токоферола (17)-(21). В случае эквимольного соотношения α-токоферола и гликозильных доноров выход продуктов реакции составил ˜44%, при шестикратном избытке α-токоферола выход удалось поднять до 67-69% (схема 3) [M.Lahmann, J.Thiem // Carbohydr. Research., 1997, 299, 23-31].

Схема 3

n=0 (12,17); n=1 (13,18); n=2 (14,19); n=3 (15,20); n=5 (16,21).

Причем в то время, как ацетаты β-аномеров (12)-(16) легко вступали в реакцию гликозилирования, α-аномеры вообще не реагировали в этих условиях, что является серьезным недостатком. Такая разница в реакционной способности β- и α-аномеров ацетилированных сахаров в реакциях гликозирования фенолов, катализируемых BF₃·OEt₂, наблюдалось также при использовании других гликозильных акцепторов [M.L.Wolfrom, A.Thompson, Methods Carbohydr. Chem. 1962, 2, 211-215; V.Vill, T.Böcker, J.Thiem, F.Fischer. Lig. Crust., 1989, 6, 349-356].

Цель предлагаемого способа состоит в том, чтобы получить ацетилированные гликозиды α-токоферола как из β-, так и из α-аномеров пентаацетатов сахаров. Поставленная цель достигается путем промотирования реакции смесью, состоящей из эфирата трехфтористого бора и ионной жидкости [bmim]PF₆ (1-бутил-3-метилиимидазолий гексафторфосфата). Ранее промотирующее влияние ионных жидкостей в реакциях гликозилирования d,l-α-токоферола не исследовалось.

Предлагаемый новый способ получения перацетилированных гликозидных производных d,l-α-токоферола заключается в проведении реакции гликозилирования с помощью α- или β-аномеров пентаацетатов сахаров в присутствии каталитической системы, полученной комбинацией ионной жидкости [bmim]PF₆ с эфиратом трехфтористого бора. Реакцию проводят в хлористом метилене, в токе аргона, при перемешивании в темноте в течение 3 ч при комнатной температуре; мольное соотношение α-токоферола, пентаацетатов сахаров, BF₃·OEt₂ [bmim]PF₆ - 1:1:2.5:(0.3-5), преимущественно 1:1:2.5:0.5. Избыток BF₃·OEt₂ разлагают добавлением 10% раствора NaHCO₃. Продукт реакции выделяют колоночной хроматографией на силикагеле.

Реакция гликозилирования α-токоферола как в случае α-, так и β-аномеров перацетилированных сахаров протекает с высокой стереоселективностью и приводит исключительно к β-гликозидам α-токоферола. Выход продуктов реакции после хроматографической очистки составляет 28-93% (28-48% из α-аномеров и 80-93% из β-аномеров). В присутствии только ионной жидкости, в отсутствие BF₃·OEt₂ α-токоферол в реакцию не вступает. Применение [bmim]PF₆ в качестве растворителя (вместо хлористого метилена) приводит к образованию гликозидов α-токоферола с низким выходом (14%).

Исследованные в реакции пентаацетаты сахаров (7, 22, 23) и синтезированные d,l-α-токоферилтетраацетилгликозиды (1, 2) приведены на схеме 4.

Схема 4

Реагенты и условия: а. 7/[bmim]PF₆-BF₃·OEt₂, СН₂Cl₂; б. 22/[bmim]PF₆-BF₃-OEt₂, CH₂Cl₂; в. 23/[bmim]PF₆-BF₃·OEt₂, CH₂Cl₂.

Преимущества предлагаемого способа:

1. Под действием новой каталитической системы [bmim]PF₆-BF₃·OEt₂, в отличие от известных способов гликозилирования α-токоферола, в реакцию удается вовлечь α-аномеры пентаацетатов сахаров и получить перацетилированные β-гликозиды α-токоферола с хорошим выходом.

2. При использовании в качестве гликозил-доноров β-аномеров пентаацетатов сахаров существенно увеличиваются выходы целевых продуктов по сравнению с известными способами.

Изобретение поясняется следующими примерами:

Получение 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)глюкопиранозил]-d,l-α-токоферола(1).

Пример 1: К перемешиваемому раствору 0.23 г (0.54 ммоля) α-токоферола 5, 0.19 г (1.35 ммоля) BF₃·OEt₂ и 0.077 г (0.27 ммоля) [bmim]PF₆ (получен по методу [J.G.Huddleston, H.D.Willauer, R.P.Swatloski, A.E.Visser, R.D.Rogers, Chem. Commun., 1998, 1765]) в 5 мл СН₂Cl₂ прибавили в темноте (Ar, ˜25°С), 0.21 г (0.54 ммоля) β-аномера 7 в 2 мл СН₂Cl₂. Реакционную смесь перемешивали 3 ч, после чего прилили насыщенный раствор NaHCO₃ (до нейтральной реакции), добавили 20 мл СН₂Cl₂, органический слой промыли насыщенным раствором NaCl (10 мл × 3), сушили над MgSO₄, упарили и остаток хроматографировали на колонке с SiO₂ (8 г). Смесью (10:1) н-гексан - EtOAc элюировали 0.05 г исходного α-токоферола (R_f 0.6), затем смесью (10:3) н-гексан - EtOAc - 0.3 8 г (93%) β-глюкозид 1 (R_f 0.5), [α]¹⁸ _D - 8.5 (c 1.83, СН₂Cl₂) (ср. M.Lahmann, J.Thiem // Carbohydr. Research., 1997, 299, 23-31.). ИК-спектр, ν/см^-1: 1730 (C=O), 1210, 1080 и 1060 (С-O). УФ-спектр (СН₂Cl₂), λ_max/нм (ε): 287(1772). Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., J/Гц): 0.85-0.89 (м, 12Н, МеС (4′), МеС (8′), 2МеС (12')); 0.95-1.87 (м, 23Н, Н (1′)-Н (12′), Н (3)); 1.98-2.16 (м, 24Н, Ме-Ar, МеС (2), МеСО); 2.55-2.59 (т, 2Н, Н (4), J=6.45); 3.53-3.57 (м, 1Н, Н (5′′)); 4.05 (дд, 1Н, Н(6_b′′), J=12.4, J=1.9); 4.22 (дд, 1Н, Н (6а′′), J=12.4, J=4.5); 4.73 (д, Н (1′′), J=7.7); 5.15-5.37 (м, 3Н, Н (2′′), Н (3"), Н (4")). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 11.73, 12.56, 13.26 (Me-Ar); 19.58 и 19.66 (МеС (4′) и Ме (С (8′)); 20.51 (С (4)); 20.53 (МеСО); 22.55 и 22.64 (2МеС (12′)); 23.65, 23.79 (МеС (2)); 24.34, 24.71 (С (2′), С (6′), С (10′)); 27.87 (С (12′)); 29.61 (С (3)); 32.58, 32.66 (С (4′) и С (8′)); 37.17, 37.28, 37.46 (С (3′), С (5′), С (7′), С (9′)); 39.25 (С (11′)); 39.99 (С (1′)); 61.63 (С (6′′)); 68.45 (С (4′′)); 71.31 (С (5′′)); 71.77 (С (2′′)); 72.96 (С (3′′)); 74.60 (С (2)); 101.91 (С (1′′)); 117.35 (С (4а)); 122.75, 128.10, 128.24, 126.71, 126.84 (С (5), С (7), С(8)); 145.11 (С (6)); 148.49 (С (8а)); 169.16, 169.31, 170.30, 170.46 (МеСО).

Пример 2. Из 0.23 г (0.54 ммоля) соединения 5, 0.21 г (0.54 ммоля) β-аномера 7, 0.19 г (1.35 ммоля) BF₃·OEt₂ 0.77 г (2.7 ммоля) [bmim]PF₆ и 7 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1, 0.33 г (80%) β-глюкозида 1, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в предыдущем опыте.

Пример 3. Из 0.39 г (0.9 ммоля) соединения 5, 0.35 г (0.9 ммоля) α-аномера 22, 0.32 г (2.25 ммоля) BF₃·OEt₂, 0.13 г (0.45 ммоля) [bmim]PF₆ и 14 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1, 0.30 г (44%) β-глюкозида 1, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в примере 1.

Пример 4. Из 0.13 г (0.3 ммоля) соединения 5, 0.12 г (0.3 ммоля) α-аномера 22, 0.11 г (0.75 ммоля) BF₃·OEt₂, 0.43 г (1.5 ммоля) [bmim]PF₆ и 5 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1, 0.09 г (39%) β-глюкозида 1, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в примере 1.

Пример 5. Из 0.13 г (0.3 ммоля) соединения 5, 0.12 г (0.3 ммоля) α-аномера 22, 0.11 г (0.75 ммоля) BF₃·OEt₂, 0.03 г (0.09 ммоля) [bmim]PF₆ и 5 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1, 0.095 г (41%) β-глюкозида 1, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в примере 1.

Пример 6 (сопоставимый). Из 0.33 г (0.77 ммоля) соединения 5, 0.3 г (0.77 ммоля) α-аномера 22, 0.27 г (1.9 ммоля) BF₃·OEt₂ и 1.0 мл [bmim]PF₆, получили как описано в примере 1, 0.08 г (14%) β-глюкозида 1, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в примере 1.

Получение 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)галактопиранозил]-d,l-α-токоферола (2).

Пример 1. Из 0.43 г (1 ммоля) соединения 5, 0.39 г (1 ммоля) α-аномера 23, 1.42 г (5 ммоля) [bmim]PF₆, 0.35 г (2.5 ммоля) BF₃·OEt₂, и 15 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1 синтеза соединения 1, 0.21 г (28%) β-галактозида 2, [α]²⁰ _D+5.7 (с 0.58, CHCl₃). Найдено(%): С, 67.72; Н, 9.12. С₄₃Н₆₈O₁₁. Вычислено(%): С, 67.87; Н, 9.01. ИК-спектр, ν/см^-1: 1760 (С=O), 1210, 1080 и 1060 (С-0). УФ-спектр (EtOH), λ_max/нм (ε): 288 (1786). Спектр ЯМР ¹Н (δ, м.д., J/Гц): 0.84-0.88 (м, 12Н, МеС (4′), МеС (8′), 2МеС (12′)); 1.09-9 1.87 (м, 23Н, Н (1′)-Н (12′), Н (3)); 1.95-2.22 (м, 24Н, Me-Ar, MeC (2), MeCO); 2.55-2.58 (т, 2Н, Н(4), J=6.4); 3.74-3.79 (т, 1Н, Н (5′′), J=6.9); 4.03-4.19 (м, 2Н, Н (6′′)); 4.72 (д, 1Н, Н (1′′), J=7.4); 5.06-5.12 (дд, 1Н, Н (3′′), J=10.5, J=3.5), 5.38-5.55 (м, 2Н, Н (2′′), Н (4′′)). Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.): 11.77, 12.69, 13.40 (Me-Ar); 19.63 и 19.69 (МеС (4′) и Ме (С8′)); 20.98 (С (4)); 20.48, 20.55, 20.67 (MeCO); 22.58 и 22.67 (2МеС (12′)); 23.68, 23.84 (МеС (2)); 24.38, 24.75 (С (2′), С (6′), С (10′)); 27.93 (С (12′)); 29.63 (С (3)); 32.64, 32.72 (С (4′) и С (8′)); 37.23, 37.33, 37.52 (С (3′), С (5′), С (7′), С (9′)); 39.31 (C (11′)); 40.08 (C (1′)); 60.68, (C (6′′)); 66.94 (C (4′′)); 69.40 (C (5′′)); 70.36 (C (2′′)); 71.04 (C (3′′)); 74.84 (C (2)); 102.56 (C (1′′)); 117.41 (C (4a)); 122.84, 126.71, 126.86 128.19, 128.35 (C (5), C (7), C (8)); 145.28 (C (6)); 148.52 (C (8a)); 169.26, 169.98, 170.15, 170.24 (MeCO).

Пример 2. Из 0.43 г (1 ммоля) соединения 5, 0.39 г (1 ммоля) α-аномера 23, 0.14 г (0.5 ммоля) [bmim]PF₆, 0.35 г (2.5 ммоля) BF₃·OEt₂ и 15 мл СН₂Cl₂ получили, как описано в примере 1 синтеза соединения 1, 0.37 г (48%) β-галактозида 2, идентичного (спектры ИК-, УФ-, ЯМР ¹Н и ¹³С) полученному в предыдущем примере.

Способ получения 6-O-[β-D-(2,3,4,6-тетра-O-ацетил)гликопиранозил]-d,l-α-токоферолов формулы (1) или (2)

реакцией гликозилирования α-токоферола, отличающийся тем, что α-токоферол взаимодействует с α- или β-аномерами пентаацетатов D-глюко-(7, 22) или D-галактопираноз (23)

в присутствии каталитической системы: BF₃·OEt₂ - ионная жидкость [bmim]PF₆ при мольном соотношении α-токоферол:пентаацетат сахара:BF₃·OEt₂:[bmim]PF₆=1:1:2,5:0,3-5, в хлористом метилене в течение 3 ч при комнатной температуре.