GYÓGYÁSZATILAG VÁRHATÓAN HATÉKONY ALKALOID-SZÁRMAZÉKOK ELŐÁLLÍTÁSA

Átírás

1 KEGLEVIC PÉTER JÁOS GYÓGYÁSZATILAG VÁRATÓA ATÉKOY ALKALOID-SZÁRMAZÉKOK ELŐÁLLÍTÁSA Ph. D. értekezés Témavezető: Dr. azai László egyetemi magántanár Konzulens: Dr. Szántay Csaba akadémikus Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék 2014

2 Köszönetnyilvánítás Mindenekelőtt köszönöm témavezetőmnek, Dr. azai László egyetemi magántanárnak, amiért nála doktorálhattam, valamint hogy mindenben segítségemre volt, fáradhatatlanul támogatott, és felejthetetlen munkalégkört teremtett. Köszönettel tartozom Dr. Szántay Csaba akadémikusnak is, aki konzulensemként mindvégig mellettem állt, és hasznos tanácsokkal látott el. Szeretném hálámat kifejezni egedűs Katalinnak és a Szántaylaborban mellettem dolgozó hallgatóknak, Gyenese Juditnak, Péter Lillának, Lengyel Zsófiának, Pápai Rékának és Keglevich Andrásnak a munkám során nyújtott segítségükért, Dr. egedűs Lászlónak pedig a katalitikus hidrogénezésekben nyújtott segítségéért. Köszönettel tartozom ifj. Dr. Szántay Csabának, a kémiai tudomány doktorának, Dr. Dubrovay Zsófiának és Dr. Sánta Zsuzsának az MR spektrumok felvételéért és értékelésükben nyújtott segítségéért, Dr. áda Viktornak, Dr. Dékány Miklósnak és Kóti Jánosnak az MS spektrumok felvételéért és kiértékeléséért, Timkó Gyulánénak, Szabó Évának és Chlebovits Tamarának az infravörös színképek felvételéért. álás vagyok Dr. udecz Ferencnek, a kémiai tudományok doktorának, Dr. Bánóczi Zoltánnak és munkatársaiknak a biológiai vizsgálatok elvégzéséért. Köszönöm a Richter Gedeon yrt.-nek a kutatás anyagi támogatását, a Pro Progressio Alapítványnak pedig az ösztöndíjat. Köszönöm továbbá családomnak, elsősorban édesapámnak, édesanyámnak és feleségemnek, hogy mindenben mellettem álltak. 2

3 Rövidítések jegyzéke Ala: alanin Am: aminosav Arg: arginin CDI: 1,1 -karbonildiimidazol ClTEBA: trietilbenzil-ammónium-klorid Fmoc: (9-fluorenilmetiloxi)karbonil h: óra Ile: izoleucin Leu: leucin Ms: metánszulfonil min: perc BS: -brómszukcinimid IS: -jódszukcinimid Phth: ftaloil Pyr: piridin TIBA: triizobutil-alumínium TFA: trifluorecetsav TFAA: trifluorecetsav-anhidrid Trp: triptofán Megjegyzés: ahol a képlet alatti számok nem rendelkeznek az abszolút konfigurációra utaló (+) vagy (-) jelöléssel, ott a felrajzolt képletben a szaggatott és vastagított kötések csak a relatív konfigurációra utalnak. 3

4 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés 6 2. Célkitűzés 8 3. Irodalmi összefoglalás A ciklopropángyűrű tulajdonságai Ciklopropángyűrű kialakítása kettőskötésen A galantamin irodalma A vinblasztin és vinkrisztin, illetve származékaik irodalma A vinblasztin módosításai A vinkrisztin módosításai A katarantin rész módosításai A vindolin rész módosításai Kapcsolási reakciók Következtetések Új eredmények Kísérlet a galantamin ciklopropanálására Ciklopropángyűrű kiépítése a vindolinon Ciklopropángyűrűt tartalmazó vinblasztin- és vinkrisztinszármazékok előállítása A vinblasztin ciklopropán-származékának előállítása A vinkrisztin ciklopropán-származékának előállítása A vinorelbin ciklopropán-származékának előállítása A vindezin ciklopropán-származékának előállítása Kísérlet L-triptofánnal konjugált ciklopropanovinblasztin előállítására alogéntartalmú vindolin- és vinblasztinszármazékok szintézise A ciklopropán-származékok biológiai eredményei A ciklopropanovindolin-származékok biológiai eredményei A dimer ciklopropán-származékok biológiai eredményei Kísérleti rész Összefoglalás Kísérlet a galantamin ciklopropanálására 90 4

5 6.2. Ciklopropángyűrű kiépítése a vindolinon Ciklopropángyűrűt tartalmazó vinblasztin- és vinkrisztinszármazékok előállítása alogéntartalmú vindolin- és vinblasztinszármazékok szintézise Irodalomjegyzék Közlemények listája A doktori értekezés alapjául szolgáló közlemények Egyéb közlemények Mellékletek 104 5

6 1. Bevezetés A biológiailag aktív természetes anyagokkal foglalkozó kutatások három fő csoportra oszthatók. Az első a szerves anyag izolálása az adott növényből, a második a totálszintézis kidolgozása a hatásos szerkezet előállítására, a harmadik pedig a már meglévő struktúra módosításával hatékonyabb, szelektívebben kötődő, kevésbé mérgező származékok szintetizálása. Kutatócsoportunkban két területen folyt munka, az egyik a galantaminnal (1) [1-6], míg a másik a vinblasztinnal (4) és vinkrisztinnel (5), illetve ezek alkotóelemeivel, a vindolinnal (2) és katarantinnal (3) kapcsolatos kutatások. Ebbe a két témába kapcsolódtam be én is, a feladatom elsősorban új, gyógyászatilag várhatóan hatékony származékok előállítása volt. A (-)-galantamin (1) az Amaryllidaceae alkaloidok családjába tartozik. Szelektív acetilkolin-észteráz inhibitor. A galantamint korábban a tölcséres nárciszból (arcissus pseudonarcissus) és a kaukázusi hóvirág (Galanthus woronowii) hagymájából nyerték ki extrakcióval, de mára már több totálszintézist is kidolgoztak az előállítására. A gyógyászatban a legfontosabb szerepe az Alzheimer-kór kezelésében van. A (-)-vindolin (2) és a (+)-katarantin (3) indolvázas alkaloidok, amelyek összekapcsolódva alkotják a (+)-vinblasztint (4) és a (+)-vinkrisztint (5). A vinkrisztin (5) annyiban tér el a vinblasztintól (4), hogy a vindolin rész 1-es helyzetében metilcsoport helyett formilcsoportot tartalmaz. Ezek a vegyületek a Vinca alkaloidok sorába tartoznak, és először az 1950-es években izolálták őket a Madagaszkáron őshonos rózsás meténgből (Catharantus roseus). Ezek a dimer alkaloidok tumorellenes szerek, amelyek gyógyszerként is forgalomban 6

7 vannak. A sejtosztódás során inhibitorként hatnak a sejtciklus metafázisában, amelyet a mikrotubulusokhoz kötődve a mitotikus orsó kialakulását gátolva érnek el. Tumorsejtekben gátolják a DS-javító mechanizmust, és a DS-dependens RS-polimeráz gátlása révén a RS-szintézist. A rákterápiában leginkább leukémia és limfómák esetén használatosak. Irodalmi adatok szerint a vinblasztin (4) 14,15-ös 1 helyzetű kettőskötését katalitikus hidrogénezéssel telítve a biológiai hatás nagyjából két nagyságrenddel csökken [7]. Miután ez az apró módosítás ezen a hatalmas molekulán ilyen drasztikus változást okoz, ezért arra következtettünk, hogy ennek a telítetlenségnek kulcsszerepe van a biológiai hatásban. Mivel ezek a vegyületek alkalmasnak mutatkoztak a ciklopropanálásra, felmerült a kérdés, hogyan változik a biológiai hatás, ha ezt a kettőskötést ciklopropángyűrűvel helyettesítjük. Így munkám fő célja a 14,15-ös helyzetben ciklopropángyűrűt tartalmazó vindolin- és vinblasztinszármazékok előállítása, valamint a ciklopropanálás kiterjesztése galantaminra lett. A természetben a ciklopropánváz számos vegyületben megjelenik kondenzált és nem kondenzált formában is, pl. terpénekben [8, 9]. Emellett sok természetes szerves anyag félszintetikus módosításával ciklopropángyűrűt tartalmazó származékokhoz jutottak, így nukleinsavak [10], illetve flavonoidok esetén [11]. 1 A vinblasztin-, vinkrisztin- és vindolinszármazékok számozása esetén a biogenetikus számozási módszert alkalmaztuk [23]. 7

8 2. Célkitűzés A bevezető részben említettek miatt célom tehát gyógyászatilag várhatóan hatékony alkaloid-származékok előállítása volt, elsősorban ciklopropanálási reakciókkal. Ezzel reményeink szerint hatékonyabb, szelektívebben kötődő, kevésbé mérgező vegyületekhez juthatunk. Munkám két részre volt osztható. I. Kisebbik részét képezte a galantamin ciklopropán-származékának (6) előállítására tett kísérleteink, amely során a galantamin (1) 7,8-as helyzetű kettőskötésén terveztünk ciklopropángyűrűt kiépíteni. II. Munkám túlnyomó részében 14,15-ös helyzetben ciklopropángyűrűt tartalmazó vindolin, vinblasztin, vinkrisztin és származékaik szintézisével foglalkoztam. Kutatócsoportunkban korábban már számos L- és D-triptofán-metilészterrel kapcsolt vindolin és vinblasztinszármazékot állítottak elő, amelyek ígéretes daganatellenes hatással bírtak [12], ezért terveink között szerepelt ezek 14,15-ös helyzetben ciklopropángyűrűt tartalmazó analogonjainak (7, 8, 11 és 12) szintetizálása. Az így kapott vegyületek triptofán részén található metoxikarbonil-csoportjának hidrolízisével karbonsavszármazékokhoz (9, 10, 13 és 14) juthatunk, amelyek hordozó peptidekhez (oktaarginin) köthetőek, és így a daganatellenes molekula közvetlenül a sejtbe jutva tudja kifejteni a hatását, ezáltal is csökkentve a káros mellékhatásokat. 8

9 További céljaink között szerepelt, hogy a 14,15-helyzetű kettőskötés ciklopropanálásával előállítsuk a 14,15-ciklopropano-vinblasztint (15), -vinkrisztint (16), és származékaikat, a 14,15-ciklopropano-vindezint (17) és -vinorelbint (18). Ezen kívül célul tűztük ki halogéntartalmú, ciklopropángyűrűt tartalmazó vindolin- és vinblasztinszármazékok előállítását is. Elsősorban fluortartalmú analogonokat terveztünk szintetizálni a vegyületek lipidoldékonyságának növelése céljából. 9

10 3. Irodalmi összefoglalás 3.1. A ciklopropángyűrű tulajdonságai A ciklopropángyűrű egyedi szerkezetének köszönhetően különleges tulajdonsággal rendelkezik. Különböző ciklopropán-származékok MR spektrumaiból arra következtettek, hogy a ciklopropángyűrűben a C- kötés nagyobb s karakterrel bír, mint más szénhidrogénekben, ebből kifolyólag a C-C kötések viszont nagyobb p karakterrel rendelkeznek. Kiszámolták, hogy ezek a C-C kötések 17% s karakterrel bírnak, ami sp 5 hibridállapotnak felel meg. Ezt támasztják alá a mért C-C csatolási állandók a ciklopropánszármazékok 13 C-MR spektrumaiban [13]. Az etánban a két szénatom sp 3 hibridállapotú, és 35 z a csatolási állandó a két szénatom között. Ezzel szemben az 1. táblázatban feltüntetett ciklopropán-származékokban a C-C csatolási állandó 15 z körül van, ami két sp 5 hibridállapotú pálya közötti csatolásnak felel meg. 1. táblázat kötés C-C csatolási állandó (z) ciklopropil-bromid 1,2 13,3 ciklopropil-jodid 1,2 12,9 1,1-diklórciklopropán 1,2 15,5 A 2. táblázatban néhány ciklopropán-származék 1 -MR eltolódását tüntettem fel [14]. Megfigyelhető, hogy ha van lehetőség konjugációra, akkor kicsit nagyobb lesz a kémiai eltolódás, míg ha kialakulhat aromás jelleg, akkor az eltolódás ugrásszerűen megnő. Pl. a harmadik oszlopban látható ciklopentadién-spiro-ciklopropán esetén több mint négyszeresére változik a telített ciklopentán-spiro-ciklopropánhoz képest. Egy ciklopropángyűrű tehát két elektront képes szolgáltatni az aromás delokalizált π-elektronszextett kialakításához. 10

11 2. táblázat Röntgenkrisztallográfiás vizsgálatokkal kimutatták, hogy a ciklopropánban a C-C kötések rövidebbek a szokásosnál, és egy kissé el vannak hajolva a gyűrű nagyfokú feszítettsége miatt. Az alábbi ábra a ciklopropángyűrű elektronsűrűségét ábrázolja [15]. Láthatjuk, hogy a C-C kötések felénél kicsúcsosodnak az elektronfelhők, itt a legnagyobb az elektronsűrűség. Klasszikus vegyértékekkel tehát a ciklopropángyűrűt nem lehet hűen leírni. Kérdés, mindez hogy tükröződik a biológiai hatásban? 11

12 3.2. Ciklopropángyűrű kialakítása kettőskötésen Ciklopropán-származékok előállítására igen sok módszer kínálkozik [16-22]. Ezek közül kiemelkedik a klasszikus Simmons-Smith-reakció, amelyben a karbén-egységet a dijódmetán szolgáltatja [16]. Egy másik jellemző ciklopropanálási reakció során in situ diazometánt állítanak elő egy prekurzorból valamilyen átmenetifém-só (pl. Pd(OAc) 2, Rh 2 (OAc) 4 ) katalizátor jelenlétében [17] A galantamin irodalma A galantamin (1) ciklopropanálására tett kísérleteim csak egy kisebb részét képezték a doktori munkámnak. A galantamin származékaival kapcsolatos témakört kiválóan összefoglalja a kutatócsoportunkban korábban született publikáció [6] A vinblasztin és vinkrisztin, illetve származékaik irodalma Már számos publikáció született a vinblasztin (4) és a vinkrisztin (5) kémiai és biológiai tulajdonságairól [23, 24]. Mivel a mi célunk új vinblasztin- és vinkrisztinszármazékok előállítása volt, figyelmünk a vinblasztin és vinkrisztin alapvázon történt módosítások felé fordult. 12

13 A vinblasztin módosításai Eli Lilly és munkatársai sikeresen állították elő vinblasztinból (4) a 17- dezacetilvinblasztin 16-savamid származékát (19) ammóniás forralással [25]. A reakcióban a 17-es helyzetű acetoxicsoport hidrolízise mellett a 16-os helyzetű metoxikarbonil-csoport alakul át savamid funkcióvá. A 17-dezacetilvinblasztin 16-savamidszármazékot (19), másik nevén a vindezint, a 17- dezacetilvinblasztin 16-savhidrazid származékából (22) is előállították hidrogénezéssel [26]. A 19 vegyület adenokarcinóma (mirigyes rák), limfómák és oszteoszarkóma (csontrák) esetén használatos. Thimmaiah és kutatócsoportja sikeresen hidrolizálta szelektíven a vinblasztin (4) 17-es helyzetű acetoxicsoportját foszfát puffer segítségével metanolban, és így 95%-os termeléssel jutottak a 17-dezacetilvinblasztinhoz (20) [27]. A 20 vegyület a vinblasztin aktív metabolitjának tekinthető, ugyanis az aktivitása lényegesen nagyobb a prodrug vinblasztinénál [28]. A 20 vegyületet Brady és munkatársai [28] is előállították hidrazin-metanol 1:3 arányú elegyével reagáltatva a vinblasztint (4) 20 o C-on, 20 óra alatt, 95%-os termeléssel. A keletkező 13

14 17-dezacetilvinblasztint (20) az -terminális végükön Fmoc és Phth védőcsoportokkal ellátott aminosavakkal reagáltatták, majd a kapcsolás után eltávolították a védőcsoportot, és ezáltal 17-es helyzetben aminosavakat (pl. glicin, leucin és prolin) tartalmazó származékokhoz (21) jutottak, amelyek szignifikáns hatást mutattak a prosztatarák ellen. Abban az esetben, amikor a vinblasztint (4) hidrazin-etanol 1:1 arányú elegyével kezelték o C-on, 22 órán keresztül, két terméket kaptak: egy 17-dezacetilvinblasztin 16- savhidrazid-származékot (22) és egy 17-dezacetilvinblasztin 16-savhidrazid-16 savhidrazidszármazékot (23). Scott és kutatócsoportja a vinblasztin katarantin részén lévő aromás gyűrűt szubsztituálták 10 - és 11 -helyzetben. A vinblasztint (4) -jódszukcinimiddel reagáltatták diklórmetánban trifluorecetsav jelenlétében, -15 o C-on, 1 órán keresztül, és magas termeléssel jutottak a 10 -jódvinblasztinhoz (24). Abban az esetben, ha reakciót 0 o C-on végezték, a 10,11 -dijódvinblasztint (25) kapták 25%-os hozammal. 14

15 A reakciót -brómszukcinimiddel elvégezve 69%-os kitermeléssel izolálták a 10 - brómvinblasztint (26). A vinblasztint (4) hexametilén-tetraminnal reagáltatva 20 perc trifluorecetsavas forralás után 40%-os termeléssel szintetizálták a 10 -formilvinblasztint (27) [29]. Voss és munkatársai 10 -jódvinblasztinból (24) számos új származékot (28-34) szintetizáltak, elsősorban palládium katalizálta kapcsolási reakciókban (pl. Stille, 15

16 Sonogashira, egishi és Suzuki-Miyaura) [30]. Az előállított szulfid- (28), alkil (29 és 32) és aril (31) helyettesített, észter- (30), nitril- (33) és acetilénszármazékokat (34) a szerkezet-hatás összefüggés vizsgálata céljából ela (méhnyakrák), illetve MCF-7 (emlőrák) sejtvonalakon tesztelték, és több származék is ígéretes daganatellenes hatással rendelkezett a P388 egér leukémia modellben. Ar O RO R O 3 COOC 3 COOC vin. vin. O O Stille R ' 3SnR RO CO I 10' 3 COOC 31 vin. Suzuki-Miyaura ArB(O) 2 egishi RZnCl O Zn(C) 2 R C 3 COOC 3 COOC vin. vin. O O R RS 3 COOC vin. Sonogashira RS O 24 R O 3 COOC vin. 3 COOC vin Lafitte és kutatócsoportja megoldották a vinblasztin (4) 20 -helyzetű hidroxilcsoportjának szelektív eltávolítását. A vinblasztint (4) antimon-pentafluoriddal és hidrogén-fluoriddal reagáltatták -40 o C-on, 25 percig, és 63%-os hozammal izolálták a 20 - dezoxivinblasztint (35) [31]. Ugyanez a reakció az anhidrovinblasztin (49) és a vinorelbin (50) esetén a helyzetű kettőskötés redukcióját eredményezte. 16

17 Fahy és munkatársai szintén antimon-pentafluoriddal és hidrogén-fluoriddal reagáltatták a vinblasztint (4) kloroformban, -35 o C-on, és így két új vinblasztinszármazékhoz jutottak: 50%-os termeléssel kapták a 20 -dezoxi-19,19 -difluorvinblasztint (36), és 6%-os termeléssel a 20 -dezoxi-20 -fluor-19 -klórvinblasztint (37) [32]. Ugyanezt a reakciót a vinorelbinnel (50) elvégezve a termék a vinflunin (81) (ld old.), amely az egyik legsikeresebb molekula a rákterápiában. Bölcskei és munkatársai a vinblasztin (4) nitrálását vizsgálták [33]. A vinblasztint (4) salétromsavval reagáltatták ecetsav és kloroform elegyében, -20 o C-on, és három terméket izoláltak: 49%-os termeléssel a 12-nitrovinblasztint (38), 9%-os termeléssel egy 7,12- dinitrovinblasztin-származékot (39), és 6%-os termeléssel a 11,12-dinitrovinblasztint (40) [34]. A nitroszármazékokat redukálva a megfelelő aminovinblasztin-származékokhoz jutottak, amelyek jelentős tumorellenes aktivitással bírtak nem-kissejtes tüdőrák, mellrák, vastagbélrák és leukémia esetén. 17

18 asonló körülmények között elvégezték a vinkrisztin (5) nitrálását is, ebben az esetben a nitrocsoport a 7 -, a 9 - és a 11 -helyzetbe lépett be, a főtermék a 11 -nitrovinkrisztin (64) volt (ld old.) [35]. Rao és munkatársai vinblasztinból (4) 17-dezacetilvinblasztin 16-savhidrazidszármazékot (22) állítottak elő, majd a megfelelő azid intermediert (41) izolálás nélkül vitték tovább a következő reakcióba, amelyben az aminocsoportjukon keresztül különböző aminosav-észtereket kötöttek a vinblasztinhoz (42). Végül a legtöbb esetben visszaacetilezték a 17-es helyzetű hidroxilcsoportot (43) [36]. Az így kapott vegyületek nagy része jelentős citosztatikus hatást mutatott P388 és L1210 leukémia, melanóma, mellrák és nem-kissejtes tüdőrák ellen [37]. Bánóczi és munkatársai a 16-os helyzetben D- és L-triptofánt tartalmazó 17- dezacetilvinblasztin-származékokat a karboxilcsoportjukon keresztül oktaarginin 18

19 hordozópeptidhez kötötték (44 és 45) [12]. A 44 és 45 epimerek közül a D-triptofánt tartalmazó vegyület (44) szelektív daganatellenes hatással rendelkezett L-60 humán leukémiás sejtek esetén. Bohua és kutatócsoportja 17-es helyzetben aminosavakat (glicin, L-alanin, L-leucin, L- izoleucin, L-valin, L-fenilalanin, L-metionin, L-glutamin, stb.) tartalmazó vinblasztin- (46), vinkrisztin- (47) és vindezinszármazékokat (48) állítottak elő, amelyeket oligopeptidekkel kapcsoltak [38]. Vlahov és munkatársai szintén az azidos kapcsolással folsav egységet kötöttek a vinblasztinhoz [39]. go és kutatócsoportja a katarantin (3) és a vindolin (2) összekapcsolásával anhidrovinblasztint (49) állítottak elő, majd a katarantin rész kilenctagú gyűrűjéből egy 19

20 metiléncsoport kiléptetésével a nyolctagú gyűrűt tartalmazó vinorelbinhez (50) jutottak [40]. Ezt a vegyületet a nem-kissejtes tüdőrák esetén alkalmazzák a rákterápiában [41]. katarantin (3) + vindolin (2) 1) FeCl 3, glicin puffer Cl,35 o C 2)aB 4, 4 O 3 COOC 85% O 3 CO OCOC 3 6' 49 C 3 COOC 3 1)TFA,BS,C 2 Cl 2,-78 o C 2)AgBF 4,TF/ 2 O,50 o C 3 COOC O 3 CO OCOC 3 50 C 3 COOC 3 Gherbovet és kutatócsoportja vinorelbinből (50) egy vagy két lépésben 5 -homoanhidrovinblasztin-származékokat (51) szintetizáltak, amelyek jelentős tubulin polimerizáció gátló hatással rendelkeztek, és kettő közülük nagyobb daganatellenes aktivitással bírt a vinorelbinnél vastagbélrák CT 116 és leukémia K562 sejtvonalon [42]. Kuehne és munkatársai számos vinblasztinszármazékot szintetizáltak elsősorban a katarantin rész piperidingyűrűjének módosításával, amelyek hatásosnak bizonyultak leukémia és vastagbélrák ellen. Ugyanez a kutatócsoport sikeresen oxidálta a vinblasztint (4) 20

21 vinkrisztinné (5) kálium-permanganáttal, 18-korona-6 fázistranszfer katalizátor segítségével [43]. onty és munkatársai a vinblasztin (4) oxidációjával ciklovinblasztint (52) állítottak elő [44]. A reakciót vinkrisztinnel (5) végrehajtva a ciklovinkrisztint (137) (ld. 47. old.) kapták. Kutney és kutatócsoportja kálium-permanganáttal reagáltatták acetonban az anhidrovinblasztint (49), és így a vinamidinhez (53) jutottak [45]. Bornmann és Kuehne kidolgozta a vinamidin (53) totálszintézisét [46]. A szintézis során egy új, tetraciklusos kulcsintermediert állítottak elő, amely más hasonló alkaloidok szintéziséhez is felhasználható. Leggans és munkatársai a 20 -aminovinblasztint (54) izocianátokkal és nitrogénen helyettesített karbamoil-kloridokkal reagáltatva 20 -helyzetben karbamidokat tartalmazó vinblasztinszármazékokhoz (55 és 56) jutottak. Az előállított vegyületek többsége kiváló 21

22 daganatellenes hatással rendelkezik, közülük is kiemelkedik az 57 és 58 vegyület, előbbi IC 50 értéke nagyjából tízszer jobb a vinblasztinénál vastagbélrák CT 116 sejtvonalon, míg utóbbi közel kétszázszor hatásosabb a vinblasztinnál vastagbélrák CT 116/VM46 rezisztens sejtvonalon [47-49]. 3 COOC 3 CO ' 20' C 3 O COOC 3 OCOC 3 R-CO 3 COOC 3 CO 55 O R = alkil, aril C 3 R O COOC 3 OCOC 3 O R 2 20' 20' R 3 COOC 3 CO C 3 O OCOC 3 COOC 3 R 2 COCl 3 COOC 3 CO C 3 O COOC 3 OCOC R =, Me, pirrolidin, piperidin, tiomorfolin, morfolin, -metilpiperazin, stb. 3 COOC 3 CO 57 O 20' C 3 Et O COOC 3 OCOC 3 3 COOC 3 CO O 58 20' C 3 O OCOC 3 COOC A vinkrisztin módosításai Orosz és munkatársai a 17-dezacetoxivinkrisztinből spiro-szubsztituált oxazolidindionszármazékokat állítottak elő [50]. A reakciót a megfelelő vinblasztinszármazékból kiindulva is elvégezték. A szintézis kulcslépése az 59 dimerek izocianátokkal való reakciója volt. A kapott termékek (60) kiváló citotoxikus aktivitást mutattak leukémia ellen. 22

23 Thimmaiah és kutatócsoportja sikeresen állítottak elő vinkrisztinből (5) kénsavval 17- dezacetil--dezformilvinkrisztint (60%) (61) és -dezformilvinkrisztint (40%) (62) [27]. Bölcskei és munkatársai alkoholos oldatban nátrium-borohidriddel reagáltatták a vinkrisztint (5), és 63%-os termeléssel jutottak a 63 redukált származékhoz [51]. O vinkrisztin 5 ab 4, MeO, t BuO 3h, 3 COOC O 3 CO 63 O C 3 C 2 O Ugyanez a kutatócsoport hasonlóan a vinblasztinhoz nitrálta a vinkrisztint (5) is, és három terméket izoláltak: 60%-os termeléssel a 11 -nitrovinkrisztint (64), 31%-os hozammal egy 7 -nitrovinkrisztin-származékot (65), és 5%-os termeléssel a 9 -nitrovinkrisztint (66) [35]. 23

24 Scott és munkatársai a vinblasztinhoz (4) hasonlóan a vinkrisztin (5) katarantin részén lévő aromás gyűrűt szubsztituálták 10 - és 11 -helyzetben. A vinkrisztint (5) - jódszukcinimiddel reagáltatták diklórmetánban trifluorecetsav jelenlétében, -15 o C-on, 1 órán keresztül, és 91%-os termeléssel jutottak a 10 -jódvinkrisztinhez (67). Abban az esetben, ha reakciót 0 o C-on végezték, a 10,11 -dijódvinkrisztint (68) kapták 18%-os hozammal [29]. 24

25 Thimmaiah és kutatócsoportja a vinblasztinhoz hasonlóan elvégezték a vinkrisztin (5) 17-es helyzetű acetoxicsoportjátjának szelektív hidrolízisét is foszfát puffer segítségével, 12- es p-n, metanolban, és 95%-os termeléssel jutottak a 17-dezacetilvinkrisztinhez (69) [27]. Szántay és munkatársai sikeresen oxidálták a ciklovinblasztint (52) ciklovinkrisztinné (137) króm-acetáttal [52]. Ahn és kutatócsoportja enzimatikus módszerekkel előállították az -formilkatarinint (136) (ld. 47. old.). Ez a vegyület annyiban különbözik a vinamadintől (53) (ld. 21. old.), hogy a vindolin rész 1-es helyzetű nitrogénatomjához nem metil, hanem formilcsoport kapcsolódik [53] A katarantin rész módosításai Moisan és munkatársai katarantinból (3) kilenc lépésben 20,20-difluorkatarantint (78) állítottak elő, amelyet vindolinnal kapcsolva, majd a katarantin rész kilenctagú gyűrűjét nyolctagúvá szűkítve, és a 15,20 -helyzetű kettőskötést redukálva a vinflunin (Javlor) (81) (ld. 17. old.) keletkezik, amely egy vinorelbinszármazék [54]. A vegyület kiváló citosztatikum, többek között hólyagrák esetén mutat kiemelkedő daganatellenes hatást [55, 56]. Ezen dimer alkaloidok körében ismertek a szupersavakkal történő fluorozási reakciók [32], amelyek mechanizmusát is részletesen vizsgálták [57]. A vinflunint (81) is előállították szupersavas közegben közvetlenül a vinorelbin (50) fluorozásával, illetve az anhidrovinblasztinból (49) kiindulva is, ekkor egy gyűrűszűkítési reakcióra is szükség van a szintézis során [58]. 25

26 Andriamialisoa és kutatócsoportja sikeresen előállították a 7-klórkatarantint (82), majd ebből a Δ 5 -katarantint (83) [59]. További reakciókkal több 5 -nor-származékot is izoláltak. 26

27 ardouin és munkatársai három lépésben oxirángyűrűt alakítottak ki a katarantin 15,20 -helyzetű kettőskötésén terc-butil-peroxiddal [60]. A keletkező vegyület (86) a leurozin szintézisének egyik intermediere. A katarantin (3) első katalitikus hidrogénezése Potier nevéhez fűződik. Az így előállított telített származékot (87) vindolinnal kapcsolta, majd a 20 -helyzetű hidroxilcsoport kialakítása után a leurozidinhez (88) jutott [61]. Tam és kutatócsoportja számos új katarantinszármazékot (89-97) szintetizáltak, amelyeket aztán vindolinnal kapcsoltak (ld kapcsolási reakcióknál) [62]. A 18-as helyzetű metilésztercsoportot standard módszerekkel más savszármazékká alakították, pl. etilészterré, amiddá és nitrillé, illetve különböző funkciós csoportokkal (aldehid, hidroxi, 27

28 alkil, stb.) helyettesítették. Munkájuk célja az volt, hogy olyan új indol-indolin alkaloidokhoz jussanak, amelyek a katarantin részen vannak szubsztituálva. Gotoh és munkatársai is számos vinblasztin- és vinkrisztinszármazékot állítottak elő az aromás gyűrű 10-es helyzetében nitrocsoporttal, aminocsoporttal, halogénekkel, nitrillel, alkilcsoportokkal, alkoxicsoportokkal és tioalkilcsoportokkal szubsztituált katarantin és vindolin kapcsolásával [63]. Az új vegyületek közül a 99 és a 100 bizonyult a legaktívabb tumorellenes szernek, szenzitív és rezisztens humán vastagbélrákos sejteken egyaránt hatásosak voltak. 28

29 A vindolin rész módosításai A szakirodalom szerint a monomer vindolin önmagában nem rendelkezik citosztatikus aktivitással. Ezért az új vindolinszármazékok előállítása vinblasztinszármazékok szintéziséhez kisebb hangsúlyt kapott. A vindolin (2) aromás gyűrűjének reakciókészségét laboratóriumunkban korábban már vizsgálták, de az új vindolinszármazékokat nem használták dimer alkaloidok előállításra [64]. Kutney és munkatársai [65], illetve Ishikawa és kutatócsoportja [66] előállították a 14,15-dihidrovindolint (101), majd katarantinnal (3) való kapcsolás után a 14,15-dihidroanhidrovinblasztinhoz (102) jutottak. 29

30 A vinblasztin (4) katalitikus hidrogénezésével a 14,15-dihidrovinblasztint (103) is szintetizálták, és a biológiai vizsgálata során azt találták, hogy más a hatásmechanizmus, mint a vinblasztin (4) esetén, emellett a tumorellenes hatás drasztikusan lecsökkent, nagyjából a századrészére [7]. Shao és munkatársai karbamátokat kötöttek a vindolin (2) 16-os helyzetébe, majd katarantinnal (3) kapcsolva kapták a 104 és 105 származékokat, amelyek kimagasló hatást mutattak humán nem-kissejtes tüdőrák és méhnyakrák esetén [67]. Song és kutatócsoportja a vindolin 16-os helyzetében aminoetil csoportot alakítottak ki, majd ezek acetilezésével amid funkciós csoportot tartalmazó vegyületeket (106) szintetizáltak. Ezeket katarantinnal (3) kapcsolva amid-szubsztituált anhidrovinblasztinszármazékokat (107) izoláltak, amelyek ela-sejteken aktívnak bizonyultak [68]. 30

31 u és munkatársai vindolinból (2) kiindulva hét lépésben vinorelbin-16-amidanalogonokat (108) állítottak elő, amelyek közül számos származék jobb IC 50 értékkel rendelkezett nem-kissejtes tüdőrák A549 sejtvonalon, mint a vinorelbin (61). A 109 és 110 vegyület nagyjából háromszor hatásosabb a vinorelbinnél (50) [69]. O 7 lépés 3 COOC 3 CO C 3 2 COOC 3 OCOC 3 R =alkil, aril 3 CO 108 O OCOC 3 C 3 2 C COR 3 COOC 3 COOC O O 3 CO OCOC 3 3 CO C 3 2 C O 109 C 110 C 3 2 C C OCOC 3 O Va és munkatársai azt vizsgálták, hogy milyen hatással van a biológiai hatásra, ha a vindolin rész 20-as helyzetű etilcsoportját más alkil- és alkéncsoportokra cserélik [70]. A 20- as helyzetben alkil- és alkéncsoportokkal szubsztituált vindolinszármazékokat katarantinnal (3) kapcsolva új vinblasztin (111)- és anhidrovinblasztin-származékokhoz (112) jutottak, amelyeket vastagbélrákos sejtvonalakon teszteltek, és lényeges információkhoz jutottak arra 31

32 vonatkozóan, hogy milyen szerepe van az etilcsoport jelenlétének, illetve hiányának a tubulin kötőhelynél. 3 COOC 3 CO O C 3 20 O R COOC 3 3 COOC 3 CO C 3 20 O R COOC 3 R = alkil, telítetlen alkil Sasaki és kutatócsoportja a D-gyűrűn szubsztituált vindolinszármazékokat állítottak elő, majd a kapott vegyületeket katarantinnal kapcsolták és hidratálták, így 14-es helyzetben hidroxilcsoportot (113) és klóratomot (114) tartalmazó vinblasztinszármazékokhoz jutottak. Ezen kívül izolálták a 115 vegyületet is, amely a hattagú D-gyűrű helyett öttagú gyűrűt tartalmaz a vindolin részen [71]. Az összes így előállított származék két-három nagyságrenddel gyengébb daganetellenes hatással rendelkezett, mint a vinblasztin (4). Ez alátámasztotta azt a felvetést, amely szerint a 14,15-ös helyzetű telítetlenség, és annak környezete meglepően nagy hatással van a biológiai hatásra. O O 3 COOC 3 CO C 3 O D 14 COOC 3 O OCOC 3 3 COOC 3 CO C 3 14 Cl D O OCOC 3 COOC

33 Schleicher és munkatársai a vindolin (2) hattagú D- és öttagú E-gyűrűjének módosításával 5,5; 6,6; és 5,6 tagszámú DE-gyűrűrendszereket alakítottak ki, majd katarantinnal (3) kapcsolva anhidrovinblasztin- és vinblasztinszármazékokat állítottak elő. Az így kapott vegyületek többségénél csökkent a citosztatikus aktivitás, de az öttagú D- és hattagú E-gyűrűt tartalmazó 116 származék vastagbélrák CT 116 és CT 116/VM46 sejtvonalon jobb hatásúnak bizonyult a vinblasztinnál (4) [72] Kapcsolási reakciók A szakirodalom több lehetőséget is kínál a katarantin- és vindolinszármazékok összekapcsolására dimer alkaloidokká. Tam és munkatársai első lépésben összekapcsolták a vindolint (2) különböző 16-os helyzetben szubsztituált katarantinszármazékokkal (117). A reakció során a katarantinszármazék (117) 16-os helyzetű szénatomja kapcsolódik össze a vindolin (2) 10-es helyzetű szénatomjával. A reakció szükséges feltétele, hogy a katarantinszármazék (117) indol nitrogénatomja ne legyen szubsztituálva. Az így kapott anhidrovinblasztin- 33

34 származékokat (118) a második lépésben oxidálva jutottak a kívánt 16-os helyzetben szubsztituált vinblasztinszármazékokhoz (119) [62]. Ishikawa és kutatócsoportja kidolgozták a vinblasztin (4) egy lépésben történő előállítását katarantinból (3) és vindolinból (2). Attól függően, hogy milyen Fe-sót és oldószereket alkalmaztak, befolyásolni tudták a termékeket (vinblasztin (4), anhidrovinblasztin (49), leurozidin (88) és 20 -dezoxileurozidin (120)), illetve azok hozamát [66]. 34

35 O katarantin(3) + vindolin(2) 1) FeCl 3 Cl - CF 3 C 2 O 23 o C,2h 2) Fe-só, oldószer, levegõ ab 4,0 o C,30min 3 COOC 3 CO 4 C 3 O OCOC 3 COOC COOC 3 CO 49 C 3 O OCOC 3 COOC COOC 3 CO 88 O C 3 O OCOC 3 COOC COOC O 3 CO 120 C 3 OCOC 3 COOC Következtetések Az évek során számos kutatócsoport tett értékes erőfeszítéseket új vinblasztin- és vinkrisztinszármazékok előállítására. A katarantin- és a vindolinváz módosításával számos új daganatellenes hatású vegyülethez jutottak, amelyek szelektívebbek, vagy kevésbé mérgezőek voltak elődeiknél. Ezen új vegyületek segítségével a Vinca alkaloidok hatásmechanizmusát is vizsgálták, és fontos eredményeket értek el a tubulin polimerizációs rendszerrel kapcsolatban. Jelenleg úgy tűnik, hogy ezen dimer alkaloidok szerkezetének módosítása kimeríthetetlen lehetőséget nyújt további új hatásos származékok előállítására. Doktori munkám során mi is összeállítottunk egy összefoglaló cikket az előbbiekben bemutatott vinblasztin-, illetve vinkrisztinszármazékokról [73] (ld. 2. melléklet). 35

36 4. Új eredmények 4.1. Kísérlet a galantamin ciklopropanálására Első célunk az volt, hogy a galantamin (1) 7,8-as helyzetű kettőskötésén ciklopropángyűrűt alakítsunk ki, és előállítsuk a 7,8-ciklopropanogalantamint (6), majd megvizsgáljuk a biológiai hatását. Egy irodalmi analógiát követve először trimetil-szilil-diazometánnal [74] reagáltattuk a galantamint (1) különböző hőmérsékleteken, de sem a réz(i)-bromid, sem a palládium(ii)- acetát katalizátorral végrehajtott reakcióban nem kaptunk izolálható terméket. A ciklopropanálást kipróbáltuk a klasszikus Simmons-Smith-reakcióval is, amely során a galantamin (1) diklórmetános oldatához dietil-cinket és dijódmetánt adtunk argon atmoszféra alatt. A reakciót széles hőmérséklettartományban többször is elvégeztük, illetve trifluorecetsav jelenlétében is végrehajtottuk a reakciót, de egyik esetben sem kaptunk izolálható terméket. 36

37 Ezután egy másik irodalmi analógiát követve -nitrozo--metil-karbamidból felszabadított diazometánnal reagáltattuk a galantamint (1) palládium(ii)-acetát katalizátor jelenlétében, 0 C-on, diklórmetánban [75], és a ciklopropanálás ugyan nem ment végbe, de igen gyenge, 1%-os termeléssel egy nem várt termék keletkezett, a galantamin cikloheptatrién-származéka (121), amelyben a galantamin hattagú A-gyűrűje héttagúvá bővült. A reakció nem ismeretlen az irodalomban, ezzel a módszerrel már számos szubsztituált tropílium-sót állítottak elő [76-79]. A reakciómechanizmust a következőképpen gondoljuk irodalmi adatok alapján [80]. Első lépésben a diazometánból képződő karbén-egység támadást indít a galantamin aromás gyűrűjére (1a), majd egy norkaradién-típusú intermedieren (1b) keresztül kialakul a 121 cikloheptatrién-származék. Az alacsony hozam oka az, hogy a katalizátor bontja a diazometánt. A gyenge termelés növelése érdekében kipróbáltuk a reakciót réz(i)-bromid katalizátorral is (amelyet az irodalom 37

38 alapján szintén sikeresen alkalmaztak ilyen típusú reakcióknál [78, 79]), változtattuk a diazometán felszabadításához használt bázist, a hőmérsékletet, illetve fordított és többszöri adagolással is végrehajtottuk a reakciót. ormál adagolás esetén a galantamin diklórmetános oldatához előbb a katalizátort adtuk hozzá, és csak ezután csepegtettük be a diazometán diklórmetános oldatát, míg fordított adagolásnál a galantamin diklórmetános oldatát öntöttük a diazometános oldathoz, majd ezt követte a katalizátor hozzáadása. Többszöri beadagolás esetén a katalizátor bemérése és a diazometán diklórmetános oldatának becsepegtetése után 30 perc kevertetést követően még kétszer megismételtük a folyamatot újabb fél óra szünettel. A legjobb hozamot akkor értük el, amikor réz(i)-bromid töltötte be a katalizátor szerepét, kálium-hidroxid bázissal szabadítottuk fel a diazometánt az -nitrozo--metil-karbamidból, szobahőmérsékleten végeztük a reakciót és nem alkalmaztunk fordított, illetve többszöri adagolást. Ebben az esetben egy nagyságrendet javítva 13%-os termelést sikerült elérnünk. 3. táblázat kísérlet bázis katalizátor hőmérséklet adagolás módja többszöri beadagolás termelés 1. ao Pd(OAc) 2 0 C normál - 1% 2. ao CuBr 0 C normál - 1% 3. KO Pd(OAc) 2 0 C normál - 4% 4. KO Pd(OAc) 2 0 C fordított - 2% 5. KO CuBr 25 C normál - 13% 6. KO CuBr 25 C normál + 12% 4.2. Ciklopropángyűrű kiépítése a vindolinon Kutatócsoportunkban korábban már számos aminosavval kapcsolt vindolinszármazékot állítottak elő, amelyek ígéretes daganatellenes hatással rendelkeztek. A biológiai vizsgálatokra udecz Ferenc MTA-ELTE peptidkémiai kutatócsoportjával együttműködésben került sor. A legkiemelkedőbb in vitro antitumor hatásúnak a vindolin 16-os helyzetben L-triptofánmetilészterrel kapcsolt származéka (122) bizonyult, amit vélhetően az eredményez, hogy az indolvázat tartalmazó triptofán rész kémiailag hasonló a katarantinhoz. Célul tűztük ki, hogy a szerkezet-hatás összefüggés vizsgálata céljából előállítsuk a 14,15-ös helyzetben ciklopropángyűrűt tartalmazó vindolint (123), majd L- és D-triptofán-metilészterrel (7 és 8) kapcsolt származékait. 38

39 Először -nitrozo--metil-karbamidból felszabadított diazometánnal reagáltattuk a vindolint (2) réz(i)-bromid katalizátor jelenlétében, szobahőmérsékleten, diklórmetánban, de nem kaptunk izolálható terméket. Ezután a Simmons-Smith-reakcióval is megpróbáltuk a ciklopropanálást, amely során a vindolin (2) diklórmetános oldatához dietil-cinket és dijódmetánt adtunk 0 C-on, argon atmoszféra alatt, majd fél óra elteltével szobahőmérsékleten kevertettük tovább a reakcióelegyet. Másnap reggel megismételtük a beadagolást, immár szobahőmérsékleten, majd további kevertetés után feldolgoztuk a reakcióelegyet. Tisztítás után 10%-os termeléssel egy metiléncsoporton keresztül 10-es helyzetben összekapcsolódott dimert (124) izoláltunk, 39

40 amely ugyan nem a várt termék (123) volt, de a 14,15-helyzetben sikerült kialakítani a ciklopropángyűrűt. O ZnEt 2, C 2 I 2 O CO OCOC 3 C 2 Cl 2 3 CO OCOC 3 C 3 2 COOC 3 C 3 COOC ZnEt 2 C 2 I 2 C 2 Cl 2 14' 14 15' O O 15 3 COCO COOC C 3 3 OC 3 3 CO % C 3 COOC 3 OCOC 3 Arra a következtetésre jutottunk, hogy ha a vindolin (2) aktív 10-es helyzetébe védőcsoportot építünk be, akkor elkerülhetjük a 124 dimer keletkezését, ráadásul a későbbi azidos kapcsolás során egyébként is szükség van az aktív 10-es helyzet védésére. Választásunk a brómatomra esett, mivel egyrészt kutatócsoportunkban korábban már kidolgoztak egy módszert a 10-brómvindolin (125) előállítására [64], amelyet kiváló termeléssel kaptak, másrészt szükség esetén egyszerűen és szelektíven eltávolítható. A brómozási reakciót -brómszukcinimiddel hajtottuk végre diklórmetánban, szobahőmérsékleten, és 99%-os hozommal jutottunk a kívánt 10-brómvindolinhoz (125). 40

41 Ezután a 10-brómvindolinnal (125) is elvégeztük a ciklopropanálási reakciót, és 96%-os termeléssel jutottunk a várt 10-bróm-14,15-ciklopropanovindolinhoz (126). Az L-triptofán-metilészter-egységet a kutatócsoportban korábban kidolgozott reakciósort követve kapcsoltuk a vindolinszármazékhoz [12]. Az első lépés a 126 vegyület 16-os helyzetű metoxikarbonil-csoportjának átalakítása savhidrazidcsoporttá, amely együtt jár a 17-es helyzetű acetoxicsoport hidrolízisével. A reakciót 64%-os hidrazin-monohidráttal hajtottuk végre etanolban, 24 órás 70 C-on való kevertetéssel. Feldolgozás és tisztítás után 59%-os hozammal kaptuk a kívánt 10-bróm-14,15-ciklopropano-17-dezacetilvindolin 16-savhidrazidszármazékát (127). A második lépésben nátrium-nitrittel és sósavval reagáltattuk a 127 vegyületet metanolban, -12 C-on (védőcsoport hiányában a rendkívül reakcióképes 10-es helyzetű szénatom is nitrozálódna), majd a kapott savazidszármazékot (128) izolálás nélkül vittük tovább a következő reakcióba, ahol L-triptofán-metilészterrel kapcsoltuk diklórmetános oldatban, 0 C-on. Az L-triptofán-metilésztert a reakció előtt szabadítottuk fel sósavas sójából 10%-os nátrium-karbonát oldattal. A 10-bróm-14,15-ciklopropano-17-dezacetilvindolin L- triptofán-metilészter származékát (129) 48%-os hozammal sikerült szintetizálnunk. 41

42 A D-triptofán-metilészterrel kapcsolt 10-bróm-14,15-ciklopropano-17-dezacetilvindolinszármazékot (130) is előállítottuk 29%-os termeléssel. Végül elvégeztük a brómatom eltávolítását is a 10-es helyzetből. A reakciót nátriumborohidriddel hajtottuk végre, csontszenes palládium katalizátor jelenlétében, metanolban, 10 C-on, argon atmoszféra alatt. A célul kitűzött 14,15-ciklopropano-17-dezacetilvindolin- 16-L-triptofán-metilészter-származékot (7) 65%-os, míg a D-triptofán-metilészterszármazékot (8) 55%-os termeléssel izoláltuk. A 129, 130, 7 és 8 vindolinszármazékok biológiai vizsgálatainak eredményei a fejezetben találhatóak. 42

43 Következő célunk az volt, hogy a kapcsolt vegyületek triptofán részén található metoxikarbonil-csoport hidrolízisével karbonsavszármazékokhoz jussunk. Erre azért volt szükség, mert az így képződött vegyületek hordozó peptidek (oktaarginin) -terminális végéhez köthetőek, és így a daganatellenes molekula közvetlenül a sejtbe jutva tudja kifejteni a hatását, ezáltal is csökkentve a káros mellékhatásokat. A hidrolízist lítium-hidroxidmonohidrát segítségével hajtottuk végre víz és metanol elegyében, 0 C-on. A négy karbonsavszármazékot (9, 10, 131 és 132) 58%-96% hozammal kaptuk. R R O LiO* 2 O O 3 CO C 3 CO O COOC 3 MeO, 2 O 0 o C 3 CO C 3 CO O COO (L) (L) 7 R = 129 R = Br 9 R = 96% 131 R = Br 58% R R O LiO* 2 O O 3 CO C 3 CO O COOC 3 MeO, 2 O 0 o C 3 CO C 3 CO O COO (D) (D) 8 R = 130 R =Br 10 R = 94% 132 R = Br 74% A kapott vegyületek (9, 10, 131 és 132) oktaargininnel való konjugálása és biológiai vizsgálata folyamatban van Ciklopropángyűrűt tartalmazó vinblasztin- és vinkrisztinszármazékok előállítása További céljaink között szerepelt a ciklopropanálás kiterjesztése a dimer Vinca alkaloidokra is, tehát célul tűztük ki a 14,15-ciklopropano-vinblasztin (15), -vinkrisztin (16), és származékaik, a 14,15-ciklopropano-vindezin (17) és -vinorelbin (18) előállítását. 43

44 A vinblasztin ciklopropán-származékának előállítása Kézenfekvő volt, hogy először közvetlenül próbáljuk meg ciklopropanálni a vinblasztint (4) a vindolinnál (2) már eredményre vezetett Simmons-Smith-reakcióval. A vinblasztint (4) 10%-os nátrium-karbonáttal felszabadítottuk kénsavas sójából, diklórmetánban oldottuk, majd dietil-cinkkel és dijódmetánnal reagáltattuk argon atmoszféra alatt. Feldolgozás és tisztítás után három terméket tudtunk izolálni, amelyek közül az MR-vizsgálat alapján egyik sem tartalmazott ciklopropángyűrűt a 14,15-ös helyzetben. Főtermékként egy kvaterner só (133) keletkezett 18%-os termeléssel, emellett 6%-os hozammal kaptuk a vinamidin (53) [81-84] és a ciklovinblasztin (52) [44] 2:1 arányú keverékét, amely vegyületek nem ismeretlenek az irodalomban (ld. 21. old.). O 3 C I O 3 COOC 3 CO 4 C O OCOC 3 COOC 3 ZnEt 2,C 2 I 2 C 2 Cl 2 3 COOC 18% 3 CO 133 C 3 O OCOC 3 COOC 3 CO O O + 3 COOC + 3 COOC 4% 3 CO O OCOC 3 2% 3 CO O OCOC 3 53 C 3 COOC 3 52 C 3 COOC 3 Miután a vinblasztint (4) a Simmons-Smith-reakcióval nem sikerült ciklopropanálni, ezért egy másik irodalmi analógiát követve triizobutil-alumíniummal és dibrómmetánnal reagáltattuk vas(iii)-klorid katalizátor jelenlétében, 15 C-on, argon atmoszféra alatt, de a reakció nem vezetett eredményre, nem kaptunk izolálható terméket. 44

45 Ezután letettünk a vinblasztin (4) közvetlen ciklopropanálásáról, és egy vindolinból (2) kiinduló, ötlépéses szintézist dolgoztunk ki a 14,15-ciklopropanovinblasztin (15) előállítására. Az első két lépés a vindolin (2) brómozása 10-brómvindolinná (125) és a ciklopropángyűrű kiépítése a 14,15-ös helyzetben (126) (ld fejezet) [64]. A harmadik lépés a brómatom eltávolítása a 10-es helyzetből. A reakciót nátrium-borohidriddel végeztük el csontszenes palládium katalizátor jelenlétében, metanolban, 10 C-on, argon atmoszféra alatt. A kívánt 14,15-ciklopropanovindolint (123) 82%-os termeléssel nyertük, amelyet aktív, szabad 10-es helyzete alkalmassá tesz a katarantinnal (3) való kapcsolásra. A negyedik lépés a katarantinnal (3) való kapcsolás [66, 85], a reakcióban a katarantin (3) 16-os helyzetű és a ciklopropanovindolin (123) 10-es helyzetű szénatomja kapcsolódik össze. Először ammónium-hidroxid oldattal felszabadítottuk a katarantint (3) kénsavas sójából, majd 14,15-ciklopropanovindolinnal (123) reagáltattuk 2,2,2-trifluoretanol és vizes sósav elegyében, vas(iii)-klorid-hexahidrát jelenlétében, 0 C-on, argon atmoszféra alatt. Két óra kevertetés után nátrium-borohidrid vizes oldatát adagoltuk be, majd újabb fél óra kevertetés után feldolgoztuk a reakcióelegyet. Tisztítás után az MR-vizsgálat alapján a minta értékelhetetlen volt, amiből arra következtettünk, hogy elbomlott. Ezért megismételtük a reakciót úgy, hogy a tisztítás után rögtön kénsavas sót képeztünk a termékből, és így sikerült 45

46 előállítanunk a 14,15-ciklopropano-anhidrovinblasztint (134) 36%-os termeléssel. Kísérleteket tettünk a gyenge hozam növelésére. Változtattunk a feldolgozáson, emellett kipróbáltunk új eluenseket a preparatív VRK során, és végül sikerült a termelést 58%-ra javítani. Az utolsó, ötödik lépés a 14,15-ciklopropano-anhidrovinblasztin (134) oxidációja [66, 85]. A reakció során a katarantin rész 15,20 -helyzetű kettős kötésre egy epoxidintermedieren keresztül egy mól víz addícionálódik. Először híg vizes vas(iii)-oxaláthexahidrát oldaton levegőt buborékoltattunk át 10 percig 0 C-on, aztán hozzáadtuk a 14,15- ciklopropano-anhidrovinblasztin (134) 2,2,2-trifluoretanollal és vizes sósavval elkészített oldatát, majd nátrium-borohidrid vizes oldatát, és fél órán át kevertettük a reakcióelegyet. Közvetlenül a tisztítás után ebben az esetben is rögtön kénsavas sót képeztünk, és így 4%-os hozammal kaptuk a célul kitűzött végterméket, a 14,15-ciklopropanovinblasztint (15). A termelés javítása érdekében változtattunk a reagensek mennyiségén, a feldolgozáson, emellett a tisztítás során használt eluenst lecseréltük egy minimális trietil-amint tartalmazó rendszerre, és végül 15%-os hozamot sikerült elérnünk, amely majdnem a négyszerese az eredetinek. 46

47 A vinkrisztin ciklopropán-származékának előállítása A vinblasztinhoz (4) hasonlóan először a vinkrisztint (5) is közvetlenül próbáltuk ciklopropanálni Simmons-Smith-reakcióval. A vinkrisztint (5) 10%-os nátrium-karbonáttal felszabadítottuk kénsavas sójából, diklórmetánban oldottuk, majd dietil-cinkkel és dijódmetánnal reagáltattuk. Feldolgozás és tisztítás után itt is három terméket tudtunk izolálni, amelyek közül az MR-vizsgálat alapján egyik sem tartalmazott ciklopropángyűrűt a 14,15- ös helyzetben. Főtermékként ismét egy kvaterner só (135) keletkezett 9%-os termeléssel, emellett 6%-os hozammal kaptuk az -formilkatarinin (136) [53] és a ciklovinkrisztin (137) [44] 1:1 arányú keverékét, amely vegyületek ismertek az irodalomban (ld. 25. old.). O 3 C I O 3 COOC 3 CO 5 CO O OCOC 3 COOC 3 ZnEt 2,C 2 I 2 C 2 Cl 2 3 COOC 9% 3 CO 135 CO O OCOC 3 COOC 3 CO O O + 3 COOC + 3 COOC 3% 3 CO 136 CO O COOC 3 OCOC 3 3% 3 CO 137 CO O COOC 3 OCOC 3 Ezután a vinkrisztint (5) triizobutil-alumíniummal és dibrómmetánnal reagáltattuk vas(iii)-klorid katalizátor jelenlétében, 15 C-on, argon atmoszféra alatt, de a reakció ebben az esetben sem vezetett eredményre, nem kaptunk izolálható terméket. 47

48 A vinblasztin (4) 1-es helyzetű nitrogénjéhez kapcsolódó metilcsoportjának formilcsoporttá való oxidációjával vinkrisztin (5) nyerhető [43], ezért megvizsgáltuk ezt a lehetőséget is. Az oxidációt irodalmi analógiát követve króm-trioxiddal hajtottuk végre 14,15- ciklopropanovinblasztinból (15) kiindulva [86]. A 14,15-ciklopropanovinblasztin (15) kénsavas sóját aceton és jégecet elegyében oldottuk fel, majd -60 C-on hozzáadtuk a krómtrioxid ecetsav-anhidrides oldatát. 10 perc kevertetés után feldolgoztuk a reakcióelegyet, majd a nyersterméket, amely 1-dezmetilvinkrisztin-származékot is tartalmaz, hangyasav és ecetsavanhidrid elegyével visszaformileztük. Tisztítás és sóképzés után végül 52%-os termeléssel tudtuk izolálni a kívánt 14,15-ciklopropanovinkrisztint (16). Az MR-vizsgálatok alapján a termék kb. 10% kiindulási 14,15-ciklopropanovinblasztint (15) is tartalmazott, de nem tisztítottuk tovább, mert az amerikai I laboratóriumnak ahova biológiai vizsgálatra küldtük az általunk előállított dimer ciklopropán-származékokat a 90%-os tisztaság is megfelelt. 48

49 A vinorelbin ciklopropán-származékának előállítása Következő célunk a vinorelbin ciklopropán-származékának (18) szintézise volt. Az irodalom alapján a vinorelbin (50) egy lépésben előállítható anhidrovinblasztinból (49) [87]. A reakcióban a katarantin rész kilenctagú gyűrűje nyolctagúvá szűkül az 5 -helyzetű metiléncsoport kilépésével. A 14,15-ciklopropano-anhidrovinblasztint (134) diklórmetánban oldottuk, majd -60 C-on, diklórmetánban feloldott -brómszukcinimid trifluorecetsavas oldatát csepegtettük hozzá, és 2 órán át kevertettük. Ezután felengedtük szobahőmérsékletre a reakcióelegyet, majd ammónium-acetátot és tetrahidrofurán víz 1:1 arányú elegyében feloldott ezüst-tetrafluoroborátot adagoltunk be. 20 óra kevertetés után feldolgoztuk a reakcióelegyet, de a termék MR-vizsgálat alapján értékelhetetlen volt, így ezzel a módszerrel nem sikerült előállítani a 14,15-ciklopropanovinorelbint (18). Egy másik irodalmi analógiát követve is elvégeztük a reakciót [88]. Ebben az esetben is diklórmetánban oldottuk a 14,15-ciklopropano-anhidrovinblasztint (134), majd -70 C-on, diklórmetánban feloldott -brómszukcinimid trifluorecetsavas oldatát csepegtettük be argon atmoszféra alatt, sötétben. Ezután dietil-amint adtunk a reakcióelegyhez, és 1,5 órán át kevertettük -70 C-on, továbbra is a fény kizárásával. Ezt követően tetrahidrofurán víz 1:1 arányú elegyében feloldott ezüst-tetrafluoroborátot adtunk a reakcióelegyhez, és 3 órát kevertettük 50 C-on. Feldolgozás, tisztítás és sóképzés után két terméket izoláltunk: 38%-os termeléssel a célul kitűzött 14,15-ciklopropanovinorelbint (18) és 22%-os hozammal egy átrendeződött mellékterméket (138), amelyben nem a kilenctagú gyűrű szűkült nyolctagúvá, hanem a másik, hattagú gyűrűből keletkezett egy öttagú gyűrű, emellett telítődött a 15,20 - helyzetű kettőskötés, a 15 -helyzetbe egy hidroxilcsoport, a 20 -helyzetbe pedig egy formilcsoport lépett be. Meg kell jegyezni, hogy a melléktermék képződése nehezen reprodukálható, egy ízben pl. a 14,15-ciklopropanovinorelbint (18) 90%-os termeléssel kaptuk a melléktermék képződése nélkül. 49

50 6' 5' 6' 9 3 COOC O 1)BS,CF 3 COO C 2 Cl 2,-70 o C, sötét 2)Et COOC 38% 3 CO 18 CO C 3 + O OCOC 3 COOC 3 3 CO 134 C 3 OCOC 3 COOC 3 3)AgBF 4,TF 2 O, 50 o C 5 20' 15' O 3 COOC O 22% 3 CO 138 C 3 OCOC 3 COOC 3 A vinorelbinből (50) további két származékot szintetizáltak az irodalomban. A vinorelbinből (50) egy lépéssel 1--formilvinorelbin nyerhető az 1-es helyzetű nitrogénatomhoz kapcsolódó metilcsoport formilcsoporttá való oxidációjával, amely vinkrisztin-analogonnak tekinthető, illetve szintén egy lépésben előállították a vinorelbin hidratált származékát is a 15,20 -helyzetű kettőskötés oxidálásával, így a nor-5 - vinblasztinhoz jutottak. Utóbbi két vegyület biológiai tulajdonságairól nem állt adat rendelkezésre [89, 59]. A 14,15-ciklopropanovinorelbin (18) sikeres előállítása lehetőséget nyújtott arra, hogy a fent említett két reakcióval két újabb származékot szintetizálhassunk, az 1--formil-14,15-ciklopropanovinorelbint (139) és a nor-5-14,15-ciklopropanovinblasztint (140). Az 1--formilvinorelbin 14,15-ciklopropán származékát (139) a 14,15- ciklopropanovinkrisztin (16) szintézisének utolsó lépésével analóg módon állítottuk elő. A ciklopropanovinorelbin (18) kénsavas sóját aceton és jégecet elegyében oldottuk fel, majd - 50 C-on hozzáadtuk a króm-trioxid ecetsav-anhidrides oldatát. 15 perc kevertetés után feldolgoztuk a reakcióelegyet, majd a nyersterméket, amely 1-dezmetil-származékot is tartalmaz hangyasav és ecetsav-anhidrid elegyével visszaformileztük. Tisztítás és sóképzés után 17%-os hozammal kaptuk a kívánt 1--formil-14,15-ciklopropanovinorelbint (139). 50