PL B1 UNIWERSYTET ŁÓDZKI, ŁÓDŹ, PL BUP 20/01 EDWARD BALD, BRZEZINY, PL RAFAŁ GŁOWACKI, ŁÓDŹ, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C07D 215/36 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) S-chinoliniowe pochodne tioli, sposób ich otrzymywania (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET ŁÓDZKI, ŁÓDŹ, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/01 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/10 (72) Twórca(y) wynalazku: EDWARD BALD, BRZEZINY, PL RAFAŁ GŁOWACKI, ŁÓDŹ, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Rózga Błażej Uniwersytet Łódzki PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku są S-chinoliniowe tioli, które mogą mieć zastosowanie do analizy związków chemicznych występujących w bardzo małych ilościach lub bardzo małych stężeniach oraz sposób ich otrzymywania. Do analizy związków chemicznych występujących w bardzo małych ilościach lub bardzo małych stężeniach korzystnym jest posługiwanie się technikami wymagającymi od analizowanych związków (analitów) obecności w ich cząsteczkach specyficznych ugrupowań np. chromoforów, fluoroforów lub elektroforów umożliwiających detekcję. Wykazano, że większość analitów wchodzących w skład próbek środowiskowych, szczególnie pochodzących z matryc biologicznych, nie zawiera takich ugrupowań. Niektóre anality zawierają nietrwałe i reaktywne grupy skłonne do przemian chemicznych w czasie oczekiwania na analizę bądź w czasie samej analizy. Derywatyzacja chemiczna polegająca na przeprowadzeniu analitu na drodze reakcji chemicznej w trwałą pochodną posiadającą właściwości fizykochemiczne odpowiadające danej technice analitycznej i może być etapem wysoko czułej analizy fizyko-chemicznej substancji występujących w bardzo rozcieńczonych roztworach. Z dotychczasowego stanu wiedzy znane są sole 2-halopirydyniowe mogące mieć zastosowanie jako odczynniki do derywatyzacji tioli. Zastosowanie soli 2-halopirydyniowych do tego celu zostało opisane w szeregu publikacjach, m.in. w: E. Bald, J. Chromatogr. 174, 283; (1979); S. Sypniewski i E. Bald, J. Chromatogr. 676, 321; (1994) i w E. Kaniowska, G. Chwatko i in., J. Chromatogr. A, 798, 27, (1988). Przedstawione w tych publikacjach rezultaty badań dowodzą że etap derywatyzacji w analizie tioli może być z powodzeniem prowadzony przy użyciu soli 2-halopirydyniowych. Jednakże wobec nasilających się tendencji do automatyzacji procesu analitycznego i wielkiej popularności techniki wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) na odwróconych fazach istnieje duże zapotrzebowanie na odczynniki o krótszym czasie reakcji w łagodnych warunkach i dające pochodne bardziej hydrofobowe niż pochodne pirydyniowe. Istotą wynalazku są nowe związki, 2-S-chinoliniowe pochodne tioli, o ogólnym wzorze I, w którym R oznacza podstawnik w pozycji 3,4,5,6,7 i 8 cząsteczki chinoliny. Podstawnikiem tym jest atom wodoru lub grupa alkilowa o liczbie atomów węgla od 1 do 3. R 1 jest grupą alkilową o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupą fenylową lub benzylową połączoną pojedynczym wiązaniem z atomem siarki. Podstawniki R 1 mogą posiadać aminowe, alkoholowe i karboksylowe grupy funkcyjne oraz być aktywnym biologicznie wielocząsteczkowym związkiem, korzystnie peptydem, polipeptydem, białkiem. R 2 jest grupą acylową alkilową o liczbie atomów węgla od 1 do 8, grupą fenylową lub benzylową a Y - jest jonem fluorkowym, chlorkowym, bromkowym, jodkowym, tetrafluoroboranowym, metylosiarczanowym, tolilowym, fluorosulfonowym lub trifluorometanosulfonowym. Istota sposobu otrzymywania związków 2-S-chinoliniowych pochodnych tioli o ogólnym wzorze I, w którym R oznacza podstawnik w pozycji 3,4,5,6,7 i 8 cząsteczki chinoliny, a podstawnikiem tym jest atom wodoru lub grupa alkilowa o liczbie atomów węgla od 1 do 3, zaś podstawnikiem R 1 jest grupa alkilowa o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupa fenylowa lub benzylowa połączona pojedynczym wiązaniem z atomem siarki, podstawniki R 1 mogą posiadać aminowe, alkoholowe i karboksylowe grupy funkcyjne oraz być aktywnym biologicznie wielocząsteczkowym związkiem, korzystnie peptydem, polipeptydem, białkiem, R 2 jest grupą acylową alkilową o liczbie atomów węgla od 1 do 8, grupą fenylową lub benzylową; Y - jest jonem fluorkowym, chlorkowym, bromkowym, jodkowym, tetrafluoroboranowym, metylosiarczanowym, tolilowym, fluorosulfonowymi lub trifluorometanosulfonowym, polega na tym, że sól 2-halochinoliniową o wzorze ogólnym II, w którym R jest podstawnikiem w pozycji 3,4,5,6,7 i 8 cząsteczki chinoliny, a podstawnikiem tym jest atom wodoru lub grupa alkilowa o liczbie atomów węgla od 1 do 3, R 2 jest grupą acylową, alkilową o liczbie atomów węgla od 1 do 8, grupą fenylową lub benzylową, a Y - jest jonem fluorkowym, chlorkowym, bramkowym, jodkowym, tetrafluoroboranowym, metylo-siarczanowym, tolilowym, fluorosulfonowym lub trifluorometanosulfonowym, a podstawnik X jest atomem fluoru, chloru, bromu lub jodu, poddaje się działaniu związku tiolowego o wzorze III. W związku tym podstawnikiem R 1 jest grupa alkilowa o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupa fenylową lub benzylowa połączona pojedynczym wiązaniem z atomem siarki. Podstawniki R 1 mogą posiadać aminowe, alkoholowe i karboksylowe grupy funkcyjne oraz być aktywnym biologicznie wielocząsteczkowym związkiem, korzystnie peptydem, polipeptydem, białkiem. Reakcję prowadzi się w roztworze wodnym lub mieszaninie wody i rozpuszczalnika organicznego, w temperaturze C, przy ph 7 9. Rozpuszczalnikiem organicznym jest acetonitryl.

3 PL B1 3 Sole 2-halochinoliniowe o ogólnym wzorze II tworzą pochodne tioli w czasie krótszym niż 1 minuta w łagodnych warunkach tzn. w temperaturze pokojowej i w roztworze wodnym o ph 7-9. Tak dużą szybkość reakcji w tych warunkach jest rezultatem specyficznych właściwości związków o ogólnym wzorze II, wyrażających się małą gęstością elektronową na atomie węgla w pozycji 2 cząsteczki chinoliny, łatwo odchodzącym podstawnikiem X, oraz dużej nukleofilowości atomu siarki tiolu. Reakcja zachodzi natychmiast po zmieszaniu reagentów z wytworzeniem trwałej, dającej się wyodrębnić pochodnej z dobrze wykształconym maksimum absorpcji w górnym zakresie nadfioletu. W czasie reakcji następuje, korzystne z analitycznego punktu widzenia, batochromowe przesunięcie maksimum absorpcji pochodnej w stosunku do maksimum absorpcji odczynnika. Konsekwencją tego faktu jest możliwość stosowania bardzo dużych nadmiarów odczynnika derywatyzującego w stosunku do analitu występującego w bardzo małym stężeniu bez ryzyka komplikacji w końcowym etapie analizy metodą HPLC. Stechiometria reakcji nie zmienia się niezależnie od relacji molowej reagentów. Pochodne o ogólnym wzorze I dają się łatwo spreparować, wykrywać i oznaczać ilościowo metodą HPLC w układzie odwróconych faz i mogą mieć zastosowanie do analizy związków chemicznych zawierających grupy tiolowe, a występujących w bardzo małych ilościach lub bardzo małych stężeniach w płynach biologicznych, homogenatach tkankowych i odpadach poprodukcyjnych. Otrzymywanie związków według wynalazku zilustrowano na ogólnym schemacie A i przedstawiono w przykładach. Przykłady te w niczym nie ograniczają wynalazku a stanowią jedynie jego ilustrację. P r z y k ł a d 1. Wytwarzanie tetrafluoroboranu 2-chloro-1-metylochinoliniowego. Do 1,000 g (3,112 mmol) 2-chlorochinoliny rozpuszczonej w 1,2 cm 3 nitrometanu dodano 1,000 g (6,760 mmol) tetrafluoroboranu trimetylo-oksoniowego. Po wymieszaniu reagentów i ustaniu wydzielania się pęcherzyków eteru dimetylowego dodano 4 cm 3 eteru dietylowego. Powstały biały osad przemywano eterem i suszono nad pięciotlenkiem fosforu. Otrzymywano 1,555 g tytułowego związku (wydajność 95,7%), o temperaturze topnienia C. Strukturę produktu potwierdzono metodami spektroskopowymi. Widmo UV-vis: [mieszanina 0,05 M kwasu trichlorooctowego doprowadzonego do ph 3 0,05 M roztworem wodorotlenku litu i acetonitrylu w stosunku 78 : 22 (v/v)], λmax = 328 nm. Widmo IR (KBr),cm -1 : ν C-H arom , ν C-H alif. 3016, δ arom Widmo 1 H NMR (D 2 O), 60 MHz, δ ppm: 9,21 (d, 1H, J=9,0 Hz, H-4 chin), 8,66-7,23 (m, 4H, H-5-8 chin.), 6,66 (d, 1H, J=9,0 Hz, H-3 chin.), 4,91 (s, 3H, CH 3 ). P r z y k ł a d 2. Wytwarzanie 2-S-chinoliniowej pochodnej mesny (soli sodowej kwasu 2-merkaptoetanosulfonowego). 2,150 g (8 mmol) tetrafluoroboranu 2-chloro-1-metylochinoliniowego (CMQT) i 0,654 g (4 mmol) mesny rozpuszczano mieszając w 2 cm 3 25% wody amoniakalnej. Mieszaninę reakcyjną pozostawiono w temperaturze około 4 C przez 12 godzin. Produkt reakcji izolowano metodą chromatografii kolumnowej par jonowych w normalnym układzie faz z użyciem krzemionki jako fazy stacjonarnej i bromku sodu jako odczynnika par jonowych. Nadmiar bromku sodu odseparowano na kolumnie z węglem aktywnym. Metoda rozdziału związków czwartorzędowych została opisana przez L.H. Bluhma i wsp., Tetrahedr. Lett. 39,3623, (1998). Otrzymano pochodną w postaci bromku w formie białego krystalicznego ciała stałego o masie 0,891 g, z wydajnością 60% o temperaturze topnienia C. Strukturę potwierdzono metodami spektroskopowymi. Widmo UV-vis: [mieszanina 0,05 M kwasu trichlorooctowego doprowadzonego do ph 3 0,05 M roztworem wodorotlenku litu i acetonitrylu w stosunku 78 : 22 (v/v)], λ max = 348 nm, s = dm 3 mol -1 cm -1 Widmo IR (KBr), cm -1 : ν C-H arom. 3090, ν C-H alif. 2980, d arom , ν c-s 742. Widmo 1 H NMR (D 2 O), 200MHz, δ ppm: 8,59 (d, 1H, J=9,0 Hz, H-4 chin., 8,10-7,74 (m, 4H, H-5-8 chin.), 7,77 (d, 1H, J=9,0 Hz, H-3 chin.), 4,30 (s, 3H, CH 3 ), 3,82-3,26 (m, 4H CH 2 -CH 2 ). P r z y k ł a d 3. Derywatyzacja mieszaniny tioli, separacja, detekcja i oznaczanie metodą HPLC. Do kolby miarowej na 5 ml wprowadzono 150 μl roztworu tetrafluoroboranu 2-chloro-1- -metylochinoliniowego (CMQT) o stężeniu 10 μmol/ml, 300 μl 1 M buforu TRIS o ph 7,3 oraz roztwór mieszaniny tioli [kwas 3-merkaptopropionowy (3 MPA), kwas tioglikolowy (TGA) i N-(-2-merkaptopropionylo)glicyna (MPG) w ilości 100 nmol każdy]. Po wymieszaniu zawartości kolbki, mieszaninę zakwaszono dodając 50 μl 3 M kwasu solnego, uzupełniano wodą do kreski i wprowadzano 20 μl do chromatografu cieczowego wyposażonego w detektor diodowy. Jak pokazano na fig. 1, który przedstawia chromatogram mieszaniny reakcyjnej odczynnika derywatyzującego i tioli o stężeniu

4 4 PL B1 20 nmol/ml każdy, pochodne tioli eluowały w kolejności: N-(-2-merkapto-propionylo)glicyna - 1,82 min., kwas tioglikolowy - 2,52 min. i kwas 3-merkapto-propionowy - 3,48 min. W przedstawionych warunkach granica wykrywalności wynosiła odpowiednio 35, 60 i 50 pmol/ml. Warunki chromatograficzne: kolumna Waters, fenyl, Nova-Pak (150x3,9 mm) 5 μm; faza ruchoma - mieszanina kwasu trichlorooctowego o stężeniu 0,05 M (doprowadzonego do ph 3 0,05 M roztworem wodorotlenku litu) acetonitrylu w stosunku 78:22 (v/v), analityczna długość fali detektora 355 nm; temperatura pokojowa; przepływ 1 cm 3 /min, zawartość pochodnej tiolu w piku 0,4 nmola. Oznaczenia skrótów: MPG-CMQT -2-S- -chinoliniowa pochodna N-(-2-merkaptopropionylo)glicyny, TGA-CMQT - 2-S-chinoliniowa pochodna kwasu tioglikolowego, 3MPA-CMQT -2-S-chinoliniowa pochodna kwasu 3-merkapto-propionowego, CMQT tetrafiuoroboran-2-chloro-1-metylochinoliniowy. Zastrzeżenia patentowe 1. 2-S-Chinoliniowe pochodne tioli o ogólnym wzorze I, w którym R oznacza podstawnik w pozycji 3,4,5,6,7 i 8 cząsteczki chinoliny, przy czym podstawnikiem tym jest atom wodoru lub grupa alkilowa o liczbie atomów węgla od 1 do 3, R 1 jest grupą alkilową o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupą fenylową lub benzylową połączoną pojedynczym wiązaniem z atomem siarki, zaś R 2 jest grupą acylową alkilową o liczbie atomów węgla od 1 do 8, grupą fenylową lub benzylową a Y - jest jonem fluorkowym, chlorkowym, bromkowym, jodkowym, tetrafluoroboranowym, metylosiarczanowym, tolilowym, fluorosulfonowym lub trifluorometanosulfonowym. 2. Pochodne według zastrz. 1, w których R 1 posiada funkcyjne grupy aminowe, hydroksylowe, karboksylowe. 3. Pochodne według zastrz. 1, w których R 1 jest aktywnym biologicznie wielkocząsteczkowym związkiem, zawierające wiązania peptydowe, korzystnie peptydem, polipeptydem, białkiem. 4. Sposób otrzymywania 2-S-chinoliniowych pochodnych tioli o ogólnym wzorze I, w którym R oznacza podstawnik w pozycji 3,4,5,6,7 i 8 cząsteczki chinoliny, przy czym podstawnikiem tym jest atom wodoru lub grupa alkilowa o liczbie atomów węgla od 1 do 3, R 1 jest grupą alkilową o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupą fenylową lub benzylową połączoną pojedynczym wiązaniem z atomem siarki, zaś R 2 jest grupą acylową alkilową o liczbie atomów węgla od 1 do 8, grupą fenylową lub benzylową a Y - jest jonem fluorkowym, chlorkowym, bromkowym, jodkowym, tetrafluoroboranowym, metylosiarczanowym, tolilowym, fluorosulfonowym lub trifluorometanosulfonowym, znamienny tym, że sól 2-halochinoliniową o ogólnym wzorze II, w którym R, R 2 i Y - mają wyżej podane znaczenie, a X oznacza atom fluoru, chloru, bromu lub jodu, poddaje się reakcji ze związkiem tiolowym o ogólnym wzorze III, w którym R 1 jest grupą alkilową o liczbie atomów węgla C 1 -C n, grupą fenyiową lub benzylową połączoną pojedynczym wiązaniem z atomem siarki, zaś reakcje prowadzi się w roztworze wodnym lub mieszaninie wody i rozpuszczalnika organicznego, przy ph 7-9 w temperaturze C. 5. Sposób otrzymywania według zastrz. 4, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym jest acetonitryl. Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.