Способ получения n,n-диацетилцистина

Изобретение относится к способу получения N,N-диацетилцистина формулы (1) путем окисления N-ацетил-L-цистеина (NAC). Способ характеризуется тем, что в реакции в качестве окислителя используют CuCl₂ в мольном соотношении реагентов NAC:NaOH:CuCl₂=1:1:(0,5-1) при температуре 25°С в течение 5 мин. Предлагаемый способ позволяет получать N,N-диацетилцистин (1) с выходом до 41%. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к способу получения N,N-диацетилцистина формулы (1)

из N-ацетил-L-цистеина (NAC) с участием CuCl₂ в дистиллированной воде. В реакции используют мольное соотношение реагентов NAC:CuCl₂=1:(0,5-1) при температуре 25°С. Реакцию проводят в течение 5 мин - 24 часов. Разработанный способ позволяет получать N,N-диацетилцистин (1) с выходом до 41%.

N,N-диацетилцистин (1) является конечным продуктом окисления N-ацетил-L-цистеина при окислительном стрессе в организме, применятся для изготовления лекарственных препаратов с иммуномодулирующим и иммуностимулирующим действием ([1] Патент RU2119793C1. К.-М. А. Андерссон, С.X. А. Бергстранд, А.Р. Халлберг, Б.О. Сернстранд, П. А.С. Тунек. Вещества с иммуномодулирующим действием, фармацевтическая композиция на их основе, способ иммуномодулирования). Известно, что 1 образуется при синтезе глутатиона в результате взаимодействия N-ацетил-L-цистеина с цистином, восстанавливая его до цистеина и производя N-ацетил-L-цистин. Таким образом, дисульфид 1 поддерживает достаточную скорость синтеза глутатиона для сохранения его нормальных концентраций в организме ([2] WhillierS., Raftos J.E., ChapmanB., KuchelP.W. RedoxRep. - 2009. - 14(3). - P. 115-124).

Также, N,N-диацетилцистин (1) является перспективным в качестве тромболитического агента ([3] Kim D., Shea S.M., Ku D.N. Lysisofarterialthrombibyperfusionof N,N'-Diacetyl-L-cystine (DiNAC). PLoSONE 16(2). - e0247496. - 2021) иммуномодулятора ([4] В. Sarnstrand, A. H. Jansson, G. Matuseviciene, A. Scheynius, S. Pierrou, H. Bergstrand, JPharmacolExpTher. 1999. - 288(3). - 1174-84).

В настоящей литературе упоминается о нескольких способах получения N,N-диацетилцистина.

Так, известен способ ([5] YouD., RenY., HuoS., DongJ., RenS., ShiT. TransitionMet. Chem. - 2016. - 41. - P. 295-304) получения 1 реакцией окисления N-ацетил-L-цистеина с участием таких комплексов платины(IV), как [тетрахлородиаминоциклогексанплатина(IV)] (2), цис-[тетрахлородиамминплатина(IV)] (3) и транс-[тетрацианохлороплатинат(IV)]-ион (4), в ацетатном буферном растворе, содержащем NaCl и ЭДТА, при рН=3 в течение 10 минут по схеме:

В известном способе[5] продукт 1 был обнаружен методом масс-спектрометрии; выход 1 не определен; используются дорогостоящие реагенты.

Известен способ ([6] Rafiquee M.Z.A., Siddiqui M.R., Al-Lohedan Н.А., Al-Othman Z.A. J. Mol. Liq. - 2017. - 229. - P.424-428) окисления N-ацетил-L-цистеина до N,N-диацетилцистина (1) комплексом μ-диокситетракис(гистидинато)дикобальта(II) (5) в нейтральной и щелочной среде по схеме:

В известном способе [6] продукт 1 был обнаружен методом УФ-спектроскопии; выход продукта 1 не определен; используются дорогостоящие реагенты.

Известен способ ([7] Boscutti G., L., Ronconi L., Fregona D. - 2013. Chem. Eur. J. - 19. - P. 13428-13436) получения N,N-диацетилцистина (1) реакцией окисления двухэквивалентного N-ацетил-L-цистеина комплексом золота [Au(III)Br₂(dtc-Sar-ОСН₃)] (dtc: дитиокарбамат; Sar: саркозин (N-метилглицин)) (6) с участием диметилсульфоксида (ДМСО) в течение 4-х часов:

В известном способе [7] используются дорогостоящие реагенты.

Известен способ ([8] Siddiqui M.R., Wabaidur S.M., Alothman Z.A., Rahman H., Alam S., AliS. - 2014. J. Chil. Chem. Soc. - 59(1). P. 2303-2307) получения N,N-диацетилцистина (1) в реакции окисления N-ацетил-L-цистеина в присутствии смеси йодида и иодата калия с образованием трииодид иона:

Однако, метод [8] разработан для контроля качества лекарственного средства N-ацетил-L-цистеина. Не проведена оптимизация условий проведения реакции и выхода продукта 1.

Наиболее близким способом является ([9] Abedinzadeh Z., Arroub J., Gardes-Albert M. - 1994. Can. J. Chem., - 72(10). P. 2102-2107) получения N,N-диацетилцистина (1) в реакции с перекисью водорода:

Условия реакции описанного в литературе [9] способа не известны. Известный способ не позволяет получать N,N-диацетилцистин (1) с выходом до 41%.

Таким образом, в настоящий момент в литературе отсутствуют сведения о разработанных методиках получения N,N-диацетилцистина (1) в качестве основного продукта с фиксированным выходом.

Технической задачей изобретения является оптимизация условий проведения реакции окисления N-ацетил-L-цистеина в присутствии хлорида меди(II) в качестве окислителя и разработка способа получения N,N-диацетилцистина (1).

Сущность способа заключается в окислении N-ацетил-L-цистеина (NAC) с участием хлорида Cu(II), взятых в мольном соотношении NAC:CuCl₂=1:(0,5-1) при температуре 20-25°С в течение 5 мин. в дистиллированной воде в атмосфере воздуха. Выход целевого продукта достигает 41%.

Реакция проходит по схеме:

Максимальный выход N,N-диацетилцистина (1) (41%) с минимальным временем проведения реакции (5 мин.) достигается только с участием CuCl₂ в щелочной среде (Пример 1). Использование соединений переходных металлов (MnCl₂, CoCl₂, NiCl₂) не позволяет получать продукт 1. Использование в качестве окислителей FeCl₃, Н₂О₂ или (NH₄)₂S₂O₈ приводит к уменьшению выхода целевого продукта и увеличивает время проведения реакции.

Реакцию проводили при перемешивании на магнитной мешалке, при температуре ~20-25°С. Повышение температуры свыше 25°С приводит к уменьшению выхода 1. Проведение реакции при температуре ниже 20°С снижает скорость образования целевого продукта 1, а также увеличивает время реакции.

Реакция проходит с максимальным выходом 41% при мольном соотношении исходных реагентов N-ацетил-L-цистеин:NaOH:CuCl₂ = 1:1:(0,5-1).

Уменьшение стехиометрического количества хлоридов Cu(II) ниже 0,5-1,0 моль, а также увеличение свыше 1,0 моль приводит к снижению выхода целевого продукта 1 (таблица).

Существенные отличия предлагаемого способа:

1. В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используется N-ацетил-L-цистеин и хлорид Cu(II) (в соотношении 1:(0,5-1)) в дистиллированной воде.

В известных способах реакцию проводят в буферных растворах, а также применяют дорогостоящие реагенты. Соотношение реагентов и выход продукта 1 не установлены.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ позволяет получать N,N-диацетилцистин (1) с выходом до 41%.

2. В ходе синтеза используются простые и недорогие реагенты и растворители.

3. Минимальное время реакции составляет 5 мин.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В стеклянной колбе объемом 100 мл, установленной на магнитной мешалке, к раствору N-ацетил-L-цистеина (NAC) 300 мг (1,84 ммоль) в 10 мл. дистиллированной воды, добавляли 1М раствор NaOH (1,84 ммоль, 1,84 мл) и раствор CuCl₂ (0,157 г CuCl₂*2H₂O в дистиллированной воде V=5 мл). Реакцию проводили при температуре 25°С при непрерывном перемешивании в течение 5 минут. Реакционную массу упаривали при комнатной температуре до V=5 мл. Полученный раствор экстрагировали смесью растворителей ацетон : этанол : гексан в соотношении 1:1:1. Органическую фракцию сушили над CaCl₂ и упаривали. Получали N,N-диацетилцистин (1) с выходом 41%. (Табл. 1, строка 5).

Спектральные характеристики N,N-диацетилцистина (1).

FTIR (KBr, cm^-1): 1729c.v(C=0) (СООН); 1635 с.v(C=0)+δ(NH) (СО-NH); 1539cp.δ(NH)+δ(СН); 1394cp.уш.,1376cp.v(C-O)+δ(NH); 1302 ср., 1224 ср., 1179 ср., 1128 cp.v(C-C)+δ(OH)([10]M. Picquart, Z. Abedinzadeh, L. Grajcar, M.H. Baron, ChemicalPhysics 228, 1998, 279-291).

LC-MS[M+H]⁺ (208,00; 255, 157; 287,959; 325,00)([11] M.R. Siddiqui, S.M. Wabaidur, Z.A. Alothmani, H. Rahman, Md.S. Alam, MD.S. Ali. J. Chil. Chem. Soc, 59, №1. - 2014. - 2303).

Способ получения N,N-диацетилцистина формулы (1)

путем окисления N-ацетил-L-цистеина (NAC), отличающийся тем, что в реакции в качестве окислителя используют CuCl₂ в мольном соотношении реагентов NAC:NaOH:CuCl₂=1:1:(0,5-1) при температуре 25°С в течение 5 мин.