ПЭГилированные азиридины: получение и применение в синтезе амфифильных азотистых гетероциклов
Выпускная квалификационная работа магистра посвящена разработке метода синтеза ПЭГилированных азиридинов и их применению в стереонаправленном синтезе пятичленных азотистых гетероциклов. В работе рассмотрены несколько основных подходов к введению фрагмента полиэтиленгликоля в структуру цис- и транс-азиридин-2,3-дикарбоксилатов, среди которых наиболее перспективным оказалось азид-алкиновое циклоприсоединение ПЭГ-азидов к ацетилен-функционализированным азиридинам. Предложенный метод обеспечивает привитие фрагмента полимера с высокими выходами (до 90%). Независимым результатом данного исследования является также разработка оригинальной методики переэтерификации азиридин-2,3-дикарбоксилатов с использованием ацетата магния в качестве мягкого электрофильного активатора карбонильной группы, обеспечивающего сохранение чувствительного к кислотам азиридинового фрагмента. Использование полученных ПЭГ-содержащих цис- и транс-азиридинов в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения с соответствующими диполярофилами позволило получить ряд амфифильных пятичленных гетероциклов: пирролофуллеренов, пирроло[3,4-c]пирролов, имидазолидинов, оксазолидинов, тиазолидинов – с высокими (75-90%) выходами в стереоселективном режиме. Было показано, что взаимодействие ПЭГилированных азиридинов с С=О, С=N и С=S диполярофилами требует более жестких условий проведения реакции, по сравнению с C=C диполярофилами, для подавления побочной реакции «димеризации» азиридина. Физико-химические свойства некоторых ПЭГилированных продуктов исследованы методом электронной спектроскопии поглощения в УФ и видимой областях спектра, методом атомно-силовой микроскопии и методом динамического рассеяния света. Показано, что введение фрагмента полиэтиленгликоля в структуру пирролофуллеренов, традиционно отличающихся практически нулевой растворимостью в воде, обеспечивает удержание полученного ПЭГ-конъюгата в водной фазе с концентрацией 20 мкМ. Результаты представленной ВКР частично опубликованы в рецензируемых научных изданиях (Org. Biomol. Chem., 2019, 17, 9864–9873; Изв. РАН. Сер. Физ., 2017, 12, 1576–1580).
Введение …………………………………………………………………………………………………… 3
1. Обзор литературы ………………………………………………………………………………….. 5
2. Обсуждение результатов ………………………………………………………………………. 45
3. Экспериментальная часть ……………………………………………………………………… 78
Выводы …………………………………………………………………………………………………… 99
Благодарности ……………………………………………………………………………………….. 100
Список цитированной литературы…………………………………………………………… 101
Приложения…………………………………………………………………………………………… 113
Модификация активных компонентов лекарственных препаратов
полиэтиленгликолевыми фрагментами используется для улучшения их
фармакодинамических и фармакокинетических свойств. Привитие полиэтиленгликоля
к активному веществу замедляет выведение препарата из организма человека,
предохраняет его от связывания с антителами и от расщепления протеолитическими
ферментами, увеличивает растворимость препарата в воде, а также обеспечивает его
пассивное накопление в опухолевых тканях. Наблюдаемый положительный эффект от
конъюгации лекарственных препаратов с полиэтиленгликолем делает целесообразным
расширение библиотеки реагентов, обеспечивающих введение фрагмента
полиэтиленгликоля в структуру молекулы.
Пятичленные азотистые гетероциклы: пирролидины, оксазолидины,
имидазолидины и тиазолидины демонстрируют широкий спектр противоопухолевой,
противовирусной, противомикробной, противоэпилептической, антиокислительной и
иммуномодулирующей активности. Все эти классы соединений могут быть получены
по реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с использованием азиридинов в
качестве ключевого синтетического блока. Преимуществом использования азиридинов
для синтеза данных соединений является возможность реализации стереоселективной
реакционной последовательности, включающей электроциклическое раскрытие
азиридинового цикла в азометин-илиды и их последующее 1,3-диполярное
циклоприсоединение по кратным связям диполярофилов, что суммарно приводит к
стереоспецифичной реакции образования транс-циклоаддуктов из цис-азиридинов и
цис-циклоаддуктов из транс-азиридинов.
В соответствии с этим, ПЭГилирование диастереоизомерно чистых цис- и
транс-2,3-дизамещенных азиридинов представляется перспективным подходом к
созданию новых мультифункциональных агентов, обеспечивающих привитие
фрагмента полиэтиленгликоля одновременно с построением целевого пятичленного
азотистого гетероцикла в стереоконтролируемом режиме. Оценить перспективность
данного подхода предстояло в настоящей работе. Таким образом, цель данной работы
состоит в изучении синтетического потенциала ПЭГилированных азиридинов для
получения ПЭГ-содержащих пятичленных азотистых гетероциклов.
В литературном обзоре работы рассмотрено влияние ПЭГилирования на
фармакологические свойства лекарственных препаратов, кратко обсуждены основные
направления применения в медицине пятичленных азотистых гетероциклов, а также
приведены примеры известных ПЭГилированных пирролидинов, имидазолидинов,
оксазолидинов и тиазолидинов. Отдельные термины, используемые в работе,
поясняются в Глоссарии (приложение А).
Основные результаты работы сформулированы в разделе «Выводы», а их
обоснование может быть найдено в разделе «Обсуждение результатов», где приведено
доказательство строения синтезированных соединений, сопоставляются различные
синтетические подходы и обсуждаются механистические аспекты реакций.
Методики синтезов и характеризация соединений приведены в разделе
«Экспериментальная часть», а графическая репрезентация спектральных данных
избранных соединений может быть найдена в приложении Б.
Содержание работы частично опубликовано в виде статей в журналах Известия
Академии Наук, Серия Физическая (2017, 12, 1576–1580) и Organic&Biomolecular
Chemistry (2019, 17, 9864–9873).
1. Обзор литературы
1.1. Роль структурных фрагментов полиэтиленгликоля в создании
лекарственных препаратов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (20 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.8 (37 отзывов)
4.9 (298 отзывов)
4.7 (82 отзыва)
