Kelemen Viktora,b, Bege Miklósa,b, Eszenyi Dániela, Debreczeni Nóraa,c, Herczegh Pála, Borbás Anikóa
aDebreceni Egyetem, Gyógyszerészi Kémia Tanszék. 4032 Debrecen, Egyetem tér 1
bDebreceni Egyetem, Gyógyszerészeti Tudományok Doktori Iskola, 4032 Debrecen, Nagyerdei körút 98
cDebreceni Egyetem, Kémiai Tudományok Doktori Iskola. 4032 Debrecen, Egyetem tér 1
Bevezetés
Az α-glikozidos kötéssel rendelkező szénhidrátok rendkívüli mértékben elterjedtek a természetben, a kicsiny prokariótáktól egészen a fejlett organizmusokig. Az O-glikozidos kötés viszont természetéből adódóan könnyen bontható enzimatikusan, így figyelmünket a biológiailag releváns szénhidrátok S-glikozidos kötésű mimetkumai felé fordítottuk. A tiokötésű glikokonjugátumok biológiai környezetben stabilak, ezért glikobiológiai vizsgálatokra és gyógyszerfejlesztésre alkalmasabbak a természetes O-glikozidoknál. Az 1,2-cisz-α-tioglikozidos kötés sztereoszelektív kialakítása azonban laboratóriumi körülmények között igen nehéz feladat, és az irodalomban nem találtunk általánosan alkalmazható eljárást erre a kötéstípusra. Fotoiniciált tiol-én addíciós reakcióval már sikerült kiváló regio- és sztereoszelektivitással előállítani tiodiszacharid mimetikumokat, exoglikálok és szénhidráttiolok reakciójával [1]. Ezt a módszert 2-szubsztituált glikálokon alkalmaztuk, és megállapítottuk, hogy kiválóan alkalmas a nehezen előállítható 1,2-cisz-α-glikozidos kötés sztereoszelektív létrehozására [2]. Megfigyeltük, hogy a reakció rendkívül szokatlan hőmérsékletfüggést mutat, a hűtés elősegíti, a melegítés pedig gátolja a reakció végbemenetelét [3].
Éppen ezért kiterjesztettük a reakciót további telítetlen szénhidrátokra és tiolokra, vizsgálva a reakciókörülmények változtatásának hatását a konverzióra és az izolált hozamra.
Eredmények
Korábbi kutatásokból kiderült, hogy a védett 2-acetoxi-D-glükál szobahőn is jól reagál különféle peptid és szénhidrát karakterű tiolokkal, viszont az egyszerű tiolokkal, mint például a terc-butil- vagy a benzil-merkaptán, rendkívül alacsony konverziók voltak megfigyelhetők. [2, 4] Elsőként tehát további egyszerű tiolokat addicionáltattunk különböző hőmérsékleteken peracetilezett 2-acetoxi-D-glükálra, majd aminosavtiolt (N-acetil-L-ciszteint), végül mono- és diszacharidtiolt (1. táblázat).
55
1. táblázat Addíciók védett 2-acetoxi-D-glükálra
Tiol
(tiolfelesleg) Termék Hőmérséklet
(tiolfelesleg) Hozam
A táblázatból jól látható, hogy néhány kivételtől eltekintve a hűtés igen előnyösnek bizonyult a konverzióra és az izolált hozamra nézve. Fontos megemlíteni, hogy az alacsony hozamok nem mellékreakciók létrejöttének voltak tulajdoníthatók, hanem a csekély konverziónak. Ezekben az esetekben a kiindulási szénhidrát el nem reagált maradéka tisztítás után visszanyerhető. A két egyszerű alkil-merkaptán esetében jóval nagyobb felesleget alkalmaztunk tiolból, ezzel próbálva a reakció előremenetelét javítani, és azt tapasztaltuk, hogy az igen magas (akár 15 ekvivalens) felesleg valóban
56
javítja a konverziót. A legutolsó esetben, a diszacharidtiol esetében pedig lépésről lépésre csökkentettük a hőmérsékletet, így megfigyelhettük a konverzió fokozatos növekedését. Ebben az esetben a toluol mellé szükséges volt N-N-dimetil-formamid koszolvenst alkalmazni, ugyanis a diszacharidtiol teljes oldódását csak így tudtuk elérni.
2. táblázat Addíciók további 2-szubsztituált glikálokra
Enóz Tiol Termék
[a] Izolált hozam; itt sem tapasztaltunk melléktermék-képződést, az alacsony hozamok az alacsony konverziónak voltak tulajdoníthatók; [b] 6 ekv.
tiolt használtunk; [c] 3 x 6 ekv. tiolt használtunk; [d] 3 x 8 ekv. tiolt használtunk
57
Ezután további, biológiailag érdekes szénhidrátok tiomimetikumainak eőállítása céljából a tiol-én addíciós reakciót kiterjesztettük védett acetoxi-D-galaktálra, acetoxi-L-fukálra, illetve 2-acetamido-D-glükálra is (2. táblázat).
Korábbi eredményeinkhez hasonlóan azt tapasztaltuk, hogy ezeknél a telítetlen szénhidrátoknál még jelentősebb hatást gyakorol a hőmérséklet a konverzióra [3]. Látható, hogy az esetek jelentős részében -40 és -80 oC hőmérsékleten mentek végbe legjobb konverzióval a reakciók. Fontos részlet, hogy a diszacharidtiol és a 2-acetamido-D-glükál reakciójánál az alacsony hozam az alacsony hőmérsékleten történő rossz oldékonyságnak volt tulajdonítható. Érdemes megemlíteni, hogy a tiolecetsav addíciójával létrejött 1-S-acetilcsoportot hordozó származékokból szelektív S-dezacetilezéssel előállíthatóak szabad tiolok, melyekkel további tioladdíciós reakciók végezhetők.
Ezt követően kiterjesztettük a reakció vizsgálatát egy telítetlen diszacharidra is (1. ábra).
Megvizsgáltuk különféle szénhidráttiolok addícióját, és azt tapasztaltuk, hogy a hűtés ezekben az esetekben is előnyösnek bizonyult. Látható, hogy a szénhidráttiol konfigurációja mily mértékben befolyásolja a reakció hatékonyságát, az α-tiomannóz-tetraacetát -80 oC-on csaknem teljes mértékben addícionált a kettős kötésre, a míg β-tiomannóz-tetraacetát azonos körülmények között csupán 58%-kal.
Fontos megemlíteni, hogy a telítetlen diszacharid, illetve a diszacharidtiol rosszabbul oldódik toluolban, mint a monoszacharidok, ezért szükséges volt koszolvensnek néhol N-N-dimetil-formamidot alkalmazni.
58
1. ábra Addíciók telítetlen diszacharidra
Összefoglalás
Előállítottunk számos kéntartalmú szénhidrátszármazékot különféle tiolok és telítetlen szénhidrátok reakciójából. A hőmérséklet, valamint a tiolok és telítetlen szénhidrátok konfigurációja jelentős mértékben befolyásolta a konverziót és az izolált hozamot. A reakciók teljes sztereo- és regioszelektivitással mentek végbe, melléktermékek nem keletkeztek. Hűtéssel minden esetben javítható volt a hozam, a hűtés szükséges mértéke viszont reakciónként eltérőnek bizonyult. Az alkiltiolok esetében nagyobb tiolfelesleget kellett alkalmazni, a szénhidráttiolok viszont jó konverziót mutattak mindössze 1.2-1.5 ekvivalens alkalmazásával is.
A szintetikus és kinetikai vizsgálatokból arra következtettünk, hogy a reakciók sztereoszelektivitásáért a különféle konformációjú szénközpontú gyökök stabilitása a felelős. A 2-szubsztituált hexoglikálokon a teljes 1,2-cisz-α-sztereoszelektivitás a 4C1 konformációjú gyök kivételes stabilitásának tulajdonítható.
59
Ezen vegyületek a természetben előforduló di-, tri- és tetraszacharidok stabil tioanalógjainak tekinthetők, ezáltal potenciális enziminhibitorok, antibakteriális szerek lehetnek. A védőcsoportok eltávolítása után kezdődnek majd a biológiai vizsgálatok.
Irodalomjegyzék
[1] M. Fiore, A. Marra, A. Dondoni, Journal of Organic. Chemistry., 2009 (11) 4422–442
[2] L. Lázár, M. Csávás, M. Herczeg, P. Herczegh, A. Borbás, Organic. Letters. 2012 (14) 4650–4653 [3] D. Eszenyi, V. Kelemen, F. Balogh, M. Bege, M. Csávás, P. Herczegh, A. Borbás, Chemistry - A
European Journal 2018 (24) 4532−4536
[4] L. Lázár, M. Csávás, Á. Hadházi, M. Herczeg, M. Tóth, L. Somsák, T. Barna, P. Herczegh, A.
Borbás, Organic & Biomolecular Chemistry 2013 (11) 5339−5350
Köszönetnyilvánítás
A publikáció, illetve az annak keretében ismertetett tudományos eredmény a Richter Gedeon Nyrt. által létrehozott Richter Gedeon Talentum Alapítvány (székhely: 1103 Budapest, Gyömrői út 19-21.) támogatásával, ,,Richter Gedeon PhD Ösztöndíj'' keretében, valamint az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-19-3 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának támogatásával készült. A kutatást a GINOP-2.3.2-15-2016-00008, és a ”Debrecen Venture Catapult Program” EFOP-3.6.1-16-2016-00022 számú projekt is támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.
60