Ciklohexán alapú molekuláris triskelionok szintézise és jellemzése

Átírás

1 Ciklohexán alapú molekuláris triskelionok szintézise és jellemzése Doktori tézisek dr. eumajer Gábor Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola Témavezető: Dr. oszál Béla, DSc, egyetemi tanár Hivatalos bírálók: Dr. Dibó Gábor, PhD, egyetemi docens Dr. Tétényi Péter, PhD, egyetemi adjunktus Szigorlati bizottság elnöke: Szigorlati bizottság tagjai: Dr. Kalász Huba, PhD, egyetemi tanár Dr. Krajsovszky Gábor, PhD, egyetemi docens Dr. Perjési Pál, PhD, egyetemi tanár Budapest 2015

2 Bevezetés Az utóbbi két évtizedben nagy érdeklődést keltettek a receptorszerű ionkötő különösen a szimmetrikus szerkezetű, többfogú ligandumként működő kis molekulák. Mutatja ezt az elmúlt években szintetizált C3-szimmetrikus szerkezetek molekuláris triskelionok nagy száma. EtC SH SH CEt EtC HS Munkánk során ezek változatosságának növelésére, számának bővítésére és tulajdonságaik részletesebb megismerésére tettünk kísérletet. Kutatásunk elsősorban a szerves szintézisre fókuszált, a molekulák lehetséges konformációs, ionkötő viselkedését a szerkezetigazoláson túl egy-egy kiragadott szempont (pl. protonálódás, réz(i)-kötés) alapján vizsgáltuk. Célkitűzések Kiindulási célunk egy olyan, korábban publikált ionkötő C3-szimmetrikus vegyület reprodukciója és vizsgálata volt, amely egy ciklohexán-trimetanol maggal és az azt észteresítő három tirozin karral rendelkezik. A vegyület érdekességét ph-függő konformációváltozása adta: adott ph-tartományban zárt konformációt vett fel. A ph-tartomány módosítása és hasonló konformációs tulajdonságok reményében rokon származékok előállítását is terveztük a karok más aminosavakra történő cseréjével. A kapott vegyületek pontosabb protonálódási tulajdonságainak feltérképezése érdekében az adott aminosavakkal egyszeresen és kétszeresen szubsztituált származékokat is előállítottunk. További potenciálisan ionkötő szimmetrikus háromkarú molekulák szintézisét az észterképzés megfordításával, ciklohexán-trikarbonsavból kiindulva kívántuk megvalósítani. Különös tekintettel voltunk a szerkezetek tervezésénél az ionkötésre alkalmas funkciók beépítésére is. Figyelmünket egyre inkább a heterociklusos származékok, főleg jól ismert ionkötő tulajdonságaik alapján az 1,2,3-triazolok felé irányítottuk. Az így kapott végtermékek szerkezetének részletes igazolására, ionkötő tulajdonságaik vizsgálatára is hangsúlyt fektettünk. 1

3 Módszerek Ciklohexán-1,3,5-cisz-trimetanolt észteresítettünk irodalmi eljárás alapján tercbutoxikarbinil-csoporttal védett tirozinnal, triptofánnal és hisztidinnel diciklohexilkarbodiimid és 4-(dimetilamino)piridin jelenlétében. szlopkromatográfiás tisztítás után a védőcsoportokat trifluorecetsavval távolítottuk el, így a végtermékeket trifluoracetát sóként kaptuk. BC H H H Boc-Tyr(Boc)-H (6,0 ekv.) DCC, DMAP DMF BC TFA SiH *3TFA H BC 2 BC BC H 2 H 88% BC 95% H H *3TFA 2 *6TFA 2 2 A p-amino-fenilalanin származék előállításához benziloxikarbonil-csoporttal védett p- nitrofenilalanint használtunk az észteresítéshez. A védőcsoport eltávolításához használt katalitikus hidrogénezés egyúttal a nitrocsoportot is redukálta aminocsoporttá; a kapott termék bomlékonysága miatt abból trifluoracetát sót képeztünk. 2

4 2 CBZ CH CBZ H H H 2 (6 ekv.) DCC DMAP DMF CBZ 1. H 2, Pd/C EtAc 2. TFA 2 *6TFA 2 CBZ % 70% Előállítottuk a különböző aminosavakkal egyszeresen és kétszeresen szubsztituált származékokat is. Ez esetben az észteresítési reakciókat 2 ekvivalens védett aminosavval végeztük, a kapott, védett aminosavakkal egyszeresen és kétszeresen szubsztituált származékok keverékét oszlopkromatográfiaval elválasztottuk, majd az előzőekhez hasonlóan a védőcsoportokat eltávolítottuk, trifluoracetát sót képeztünk. H H H *2TFA H H H *TFA 2 *TFA H H H H H H 2 *2TFA H H 2 *4TFA 2 *2TFA H 3

5 H *4TFA H *2TFA 2 2 H További származékok előállításához Sonogashira-reakcióban, és azt követő katalitikus hidrogénezéssel különböző telítetlen és telített alkoholokat állítottunk elő jódanizolból és 5- jód-2metilpiridazin-3(2h)-onból; egyúttal vizsgáltuk az oldószer hatását a Sonogashirareakcióra. H H 2, Pd/C I Pd(PPh 3 ) 2 CuI, C 99% H MeH 95% H I H Pd(PPh 3 ) 2 CuI, C 96% H H 2, Pd/C MeH 78% H Az észterképzés megfordításával, ciklohexán-1,3,5-cisz-trikarbonsavat észteresítettünk (savkloridon keresztül) különböző, rendelkezésre álló vagy korábban előállított alkohollal, ill. aminnal. C H 3 4

6 CMe MeC CMe 2 CMe CEt EtC MeC CMe 2 2 CEt 5

7 A kapott savamidok oldhatósági problémái miatt a triazol származékok előállításánál csak alkoholok ciklohexán-1,3,5-cisz-trikarbonsavhoz való kapcsolásánál maradtunk. Az ehhez szükséges triazol-alkoholokat először egy azid és terminális alkin reakciójával, réz(i)- katalizált azid-alkin cikloaddícióban (CuAAC) állítottuk elő. 3 H Cu(Ac) 2 *H 2 PPh 3 78% H 1. Ms rt. 2. a 3 DMF 55% 3 H Cu(Ac) 2 *H 2 PPh 3 64% H H 1. Ms rt. 2. a 3 DMF rt. 60% 3 H Cu(Ac) 2 *H 2 PPh 3, 67% H C H 3 a 3 DMF rt. C H 3 3 H Cu(Ac) 2 *H 2 PPh 3, C H 3 45% 86% H S CH3 1.) Br-( ) 2-2 *HBr, 2.) a 3, MeC S 3 CuI H MeC/H 2 CH3 CH3 77% 97% S H H a 3 KI aceton/h 2 3 Cu(Ac) 2 *H 2 PPh 3 H 99% 71% Ciklohexán-trikarbonsavat a kapott triazol-alkoholokkal észteresítve jutottunk a várt C3- szimmetrikus triazolszármazékokhoz. 6

8 7

9 S S S H3C CH3 A Sonogashira-reakcióban kapott belső alkinekből ruténium(ii)-katalizált azid-alkin cikloaddíciós reakcióban (RuAAC) benzil-aziddal képeztünk 1,4,5-triszubsztituált triazolalkoholokat. A reakciókban a két lehetséges regioizomer keverékét kaptuk, tisztítás után a fő termékeket alakítottuk ciklohexán-trikarbonsavval C3-szimmetrikus végtermékké. H 80 3 Cp*Ru(CD) H 60% + 18% H 3 H 80 Cp*Ru(CD) H + H 70% 15% C H 3 8

10 Eredmények 1 H MR-pH titrálással meghatároztuk a triszubsztituált aminosav származékok és a tirozinnal, valamint p-amino-fenilalaninnal egyszeresen és kétszeresen szubsztituált származékok logk értékeit. (A tritriptofán származék a titrálás körülményei között nem oldódott detektálható mértékben.) Vegyület logk1 logk2 3xTyr 10,12±0,01 7,11±0,01 2xTyr 10,04±0,01 7,17±0,01 1xTyr 9,90±0,01 7,22±0,01 3xpAmPhe 7,19±0,01 3,90±0,01 2xpAmPhe 7,24±0,01 3,99±0,01 1xpAmPhe 7,31±0,01 4,12±0,01 3xHis 7,19±0,01 5,06±0,01 3xTrp /A /A A C3-szimmetrikus triazol származékok réz(i)-kötését vizsgáltuk háromféle módszerrel. Egy modell CuAAC reakcióban ligandumként alkalmazva különböző oldószerekben követtük az átalakulás mértékét. Ezen konverzió növekedéséből következtettünk a hozzáadott triazol származék réz(i)-kötő képességére. Vizsgáltuk a réz(i) hatását a molekulák 1 H és 13 C MR spektrumára, illetve tömegspektrometriás mérést is végeztünk velük réz(i) jelenlétében. A vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy a C3-szimmetrikus triazol származékok 1:1 arányban komplexet képeznek réz(i)-gyel, és a szimmetrikus szerkezet szükséges a stabil komplex kialakulásához. Következtetések A szerves szintetikus munkánk során előállítottunk 27 új C3-szimmetrikus vegyület mellett 8 új aminosav és 12 új triazol-alkohol származékot. Feltérképeztük az aminosav származékok protonálódási tulajdonságait, vizsgáltuk és igazoltuk modell CuAAC reakcióban, MR-rel és MS-sel 6 triazol végtermék réz(i)-kötését is. A vegyületek szerkezetét 1D és 2D MRtechnikákkal és HRMS-sel igazoltuk. 9

11 Saját publikációk jegyzéke A dolgozat témájában megjelent közlemények: eumajer, G.; Sohajda, T.; Darcsi, A.; Tóth, G.; Szente, L.; oszál, B.; Béni, Sz. (2012) Chiral recognition of dapoxetine enantiomers with methylated-gammacyclodextrin: A validated capillary electrophoresis method. J Pharm Biomed Anal, 62: IF: 2,947 eumajer, G.; Tóth, G.; Béni, Sz.; oszál, B. (2014) ovel ion-binding C3 symmetric tripodal triazoles: synthesis and characterization. Cent Eur J Chem, 12: IF: 1,329 (2013) Egyéb közlemények: Monsieurs, K.; Tapolcsányi, P.; Loones, K. T. J.; eumajer, G.; De Ridder, D.; Goubitz, K.; Lemière, G. L. F.; Dommisse, R. A.; Mátyus, P.; Maes, B. U. W. (2007) Is samoquasine A indeed benzo[f]phthalazin-4(3h)-one? Unambiguous, straightforward synthesis of benzo[f]phthalazin-4(3h)-one and its regioisomer benzo[f]phthalazin-1(2h)-one. Tetrahedron, 63: IF: 2,869 Béni, Sz.; Sohajda, T.; eumajer, G.; Iványi, R.; Szente, L.; oszál, B. (2010) Separation and characterization of modified pregabalins in terms of cyclodextrin complexation, using capillary electrophoresis and nuclear magnetic resonance. J Pharm Biomed Anal, 51: IF: 2,733 Gaywood, A. P.; Hill, L.; Imam, S. H.; Mcab, H.; eumajer, G; eill, W. J.; Mátyus, P.: (2010) Cyclisation reactions of some pyridazinylimidoylketenes. ew J Chem, 34: IF: 2,631 Fejős, I.; eumajer, G.; Béni, Sz; Jankovics, P.: (2014) Qualitative and quantitative analysis of PDE-5 inhibitors incounterfeit medicines and dietary supplements by HPLC UVusing sildenafil as a sole reference. J Pharm Biomed Anal, 98: IF: 2,829 (2013) 10