Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ 3-СУЛЬФАТА АЛЛОБЕТУЛИНА

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения производных 3-сульфата аллобетулина формулы (I), представляющего интерес для фармацевтической промышленности и медицины в качестве ингибитора комплемента.

Известно, что тритерпеноиды: бетулин, аллобетулин, бетулиновая и олеаноловая кислоты и многие их производные проявляют высокую и разнообразную биологическую активность. Однако низкая растворимость этих веществ в большинстве растворителей и нерастворимость в воде препятствуют практическому применению и изучению их биологической активности.

Известно, что сульфатированные производные таких тритерпеноидов, как бетулин, олеаноловая, эхиноцистовая и бетулиновая кислоты, хорошо растворимы в воде и проявляют высокую противоопухолевую и противовоспалительную активность и являются ингибиторами комплимента [Bureeva S., Andia-Pravdivy J., Symon A., Bichucher A., Moskaleva V., Popenko V., Shpak A., Shvets V., Kozlov L., Kaplun A. "Selective inhibition of the interaction of C1q with immunoglobulins and the classical pathway of the complement activation by steroids and triterpenoids sulfates" // J. Bioorganic and medicinal chemistry. - 2007. - Vol. 15, №10. - P.3489-3498; RU 2243233, опубл. 27.12.2004.; Гришковец В.И. Синтез сульфатов тритерпеноидов с использованием комплекса SO₃-диметилсульфоксид // Химия природных соединений. 1999. №1. С.91-93].

Известен способ выделения некоторых биологически активных сульфатированных производных бетулина из листьев Schefflera octophylla [Kitajima J., Shindo M., Tanaka Y. Two new triterpenoid sulfates from the leaves of schefflera octophylla // Chem. Pharm. Bull. 1990. Vol.38, №3. P.714-716].

Однако низкое содержание сульфатированных тритерпеноидов в листьях Schefflera octophylla, сложность их выделения и разделения на индивидуальные соединения ограничивает их использование в практической медицине.

Известны способы сульфатирования таких тритерпеноидов, как бетулин и бетулиновая кислота [RU 2243233, опубл. 27.12.2004]. К смеси серной кислоты и уксусного ангидрида в пиридине при температуре от 18 до 90°C прибавляют тритерпеноид и перемешивают в течение 30-60 минут. Затем реакционную смесь нейтрализуют, осадок неорганических солей отфильтровывают, раствор упаривают досуха. Полученные кристаллы сульфата тритерпеноида промывают водой и сушат.

К недостаткам данного способа следует отнести использование токсичных реагентов: пиридина и труднодоступного уксусного ангидрида.

Известен способ получения 3-сульфатов олеаноловой, эхиноцистовой и бетулиновой кислот, заключающийся в сульфатировании тритерпеновой кислоты в диметилсульфоксиде комплексом, предварительно приготовленным при взаимодействии жидкого SO₃ с диметилсульфоксидом при комнатной температуре, разбавлении реакционной массы 10-кратным объемом ледяной воды. 3-сульфат тритерпеновой кислоты извлекают экстрагированием бутанолом. Выделение 3-сульфата тритерпеновой кислоты проводят хроматографически на силикагеле L при элюировании смесью хлороформ-этанол (5:1) насыщенной водой [Гришковец В.И. Синтез сульфатов тритерпеноидов с использованием комплекса SO₃-диметилсульфоксид // Химия природных соединений. - 1999. - №1. - С.91-93].

Недостатками описанного выше способа являются: сложность технологического исполнения, связанная с получением и использованием жидкого SO₃, а также сложный и продолжительный процесс выделения 3-сульфата тритерпеновой кислоты, заключающийся в использовании колоночной хроматографии. 3-сульфат бетулиновой кислоты получают в кислой форме.

Известен способ сульфатирования целлюлозы (Xu Huang, Wei-Dong Zhang, Preparation of cellulose sulphate and evaluation of its properties. Journal of fiber bioengineering and informatics. Vol.3, №1., 2010, p.32-39), заключающийся в сульфатировании целлюлозы сульфаминовой кислотой в присутствии мочевины в диметилформамиде. Сначала готовят гомогенную смесь. Смешивают 150 г сульфаминовой кислоты, 150 г мочевины в диметилформамиде при температуре 80°C, затем добавляют 15 г хлопковой целлюлозы. После перемешивания полученную смесь высушивают при комнатной температуре до полного удаления растворителя, затем спекают в течение 5 мин при температуре 150°C. Продукты реакции промывают водой и высушивают полученный продукт.

Данный способ до настоящего времени использовался только для сульфатирования целлюлозного сырья. Недостатками данного способа являются: большой избыток сульфаминовой кислоты и мочевины, длительность процесса высушивания при комнатной температуре от диметилформамида, высокая температура сульфатирования при спекании, что приводит к частичному разложению целевого продукта.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения натриевой соли 3-сульфата аллобетулина, приведенный в патенте RU 2482125, опубл. 20.05.2013. Сульфатирование аллобетулина проводят комплексом SO₃ - диоксан, который готовят прибавлением хлорсульфоновой кислоты к 1,4-диоксану при перемешивании и охлаждении до температуры 2-5°C. Сульфатирование аллобетулина проводят в 1,4-диоксане при температуре 30-50°C в течение 4-6 часов, затем реакционную смесь охлаждают до 10-15°C и при перемешивании нейтрализуют до pH 7-8 75%-ным водно-этанольным раствором, содержащим 4% гидроксида натрия, отделяют неорганическую часть, а сульфат аллобетулина выделяют в виде натриевой соли после упаривания маточного раствора. Выход продукта 93%.

В данном способе сульфат аллобетулина выделяют только в виде натриевой соли. Недостаток данного способа также в сложности приготовления сульфатируюшего комплекса. Так, использование агрессивной хлорсульфоновой кислоты требует наличия кислотостойкого оборудования. Кроме того, в процессе сульфатирования выделяется хлористый водород, который необходимо утилизировать или нейтрализовать.

Задача изобретения - упрощение процесса получения и расширение арсенала сульфатирующих реагентов для синтеза производных 3-сульфата аллобетулина.

Технический результат изобретения:

- расширен ассортимент сульфатирующих реагентов, пригодных для сульфатирования аллобетулина;

- улучшена экологичность способа за счет замены агрессивной и токсичной хлорсульфоновой кислоты;

- расширен ассортимент сульфатированных производных аллобетулина.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения производных 3-сульфата аллобетулина путем взаимодействия аллобетулина с сульфатирующим агентом в 1,4-диоксане при перемешивании и нагревании с последующим выделением продукта, согласно изобретению в качестве сульфатирующего агента используют смесь сульфаминовой кислоты и мочевины в 1,4-диоксане, а сульфатирование аллобетулина проводят при температуре 70-75°C в течение 3-4 часов, при этом выделение продукта проводят охлаждением и разбавлением реакционной массы водой, экстракцией ее бутиловым или изоамиловым спиртом, промывкой водой полученного спиртового экстракта с последующей его обработкой, концентрированием и выделением целевого продукта.

Кроме того, согласно изобретению спиртовый экстракт упаривают и выделяют аммонийную соль 3-сульфата аллобетулина, или спиртовый экстракт обрабатывают 10%-ной серной кислотой и выделяют кислую форму 3-сульфата аллобетулина, или спиртовый экстракт обрабатывают 3-5% раствором гидроксида натрия или калия и выделяют 3-сульфат аллобетулина соответственно в виде натриевой или калиевой соли.

В отличие от прототипа в предлагаемом изобретении в качестве сульфатирующего агента используют смесь сульфаминовой кислоты и мочевины в растворителе. Ранее сульфатирование аллобетулина сульфаминовой кислотой не проводилось. Сульфаминовая кислота менее агрессивна и удобнее в использовании, чем хлорсульфоновая кислота.

Отличия от прототипа - в условиях процесса. Сульфатирование проводят при температуре 70-75°C в течение 3-4 часов, при этом продукт сульфатирования выделяют следующим образом. Реакционную смесь охлаждают до температуры 10-15°C, затем разбавляют водой, экстрагируют бутиловым или изоамиловым спиртом с получением спиртового экстракта, который затем промывают водой, обрабатывают, концентрируют и выделяют сульфатированный продукт. В зависимости от обработки спиртового слоя можно получить разные сульфатированные производные 3-сульфата аллобетулина: аммонийную, натриевую, калиевую соли или кислую форму 3-сульфата аллобетулина.

Благодаря данным отличительным признакам удалось расширить ассортимент сульфатирующих реагентов, пригодных для сульфатирования аллобетулина, улучшить экологичность способа, а также расширить ассортимент производных 3-сульфата аллобетулина.

Структурная формула и состав 3-сульфата аллобетулина подтверждены с использованием элементного анализа, ИК и ЯМР-спектроскопии. В ИК-спектрах всех производных 3-сульфата аллобетулина присутствуют полосы поглощения в области 837-838 см^-1 (SO) и 1221-1223 см^-1 (SO₂), которые подтверждают введение сульфатной группы в молекулу аллобетулина. В ЯМР ¹Н (CD₃OD) спектре 3-сульфата аллобетулина в области 4,72 м.д. и 4,60 м.д. отсутствуют сигналы двух протонов концевой двойной связи при С₂₉ атоме углерода, что подтверждает структуру аллобетулина. В ЯМР ¹³C (CD₃OD) спектре химический сдвиг атома углерода C₃ для 3-сульфата аллобетулина по сравнению с исходным аллобетулином смещается в слабое поле от 79,2 к 86,5 м.д.

Аллобетулин получен известным способом - нагреванием бетулина в бутаноле в присутствии ортофосфорной кислоты [RU 2174126, опубл. 27.09.2001].

Способ получения производных 3-сульфата аллобетулина подтверждается конкретными примерами.

Пример 1. Получение аммонийной соли 3-сульфата аллобетулина.

В трехгорлую колбу объемом 100 мл, снабженную мешалкой и термометром, загружают 50 мл 1,4-диоксана и при интенсивном перемешивании прибавляют 2,91 г сульфаминовой кислоты, 1,80 г мочевины и 4,42 г (0,01 моль) аллобетулина. Смесь нагревают на водяной бане до 70°C и поддерживают эту температуру в течение 4-х часов. Затем реакционную массу охлаждают, разбавляют 100 мл воды, переносят в делительную воронку и экстрагируют 130-150 мл бутанола. Бутанольный экстракт промывают водой и концентрируют под вакуумом до полного удаления растворителя, получают сульфат аллобетулина в виде аммонийной соли. Выход продукта составляет 5,1 г (94%).

Пример 2. Получение кислой формы 3-сульфата аллобетулина.

Сульфатирование аллобетулина проводят аналогично примеру 1, при температуре 75°C, продолжительности 3 часа, экстракцию проводят изоамиловым спиртом. После промывки спиртового экстракта водой его подкисляют 10%-ной серной кислотой до pH 2-3, отделяют спиртовый слой и концентрируют под вакуумом с выделением 3-сульфата аллобетулина в кислой форме. Выход продукта составляет 4,8 г (92%).

Пример 3. Получение 3-сульфата аллобетулина в виде калиевой соли.

Сульфатирование аллобетулина проводят аналогично примеру 1, температура процесса - 70°С, продолжительность 3,5 часа. Отличие также в обработке бутанольного эстракта. После промывки бутанольного экстракта водой его обрабатывают 4%-ным раствором гидроксида калия до pH 8-9. Отделяют бутанольный слой и концентрируют под вакуумом с выделением 3-сульфата аллобетулина в виде калиевой соли. Выход калиевой соли 3-сульфата аллобетулина - 5,3 г (95%).

Пример 4. Получение 3-сульфата аллобетулина в виде натриевой соли.

Сульфатирование аллобетулина проводят аналогично примеру 2. Отличие в обработке спиртового эстракта. После промывки спиртового экстракта водой его обрабатывают 3%-ным раствором гидроксида калия до pH 8-9. Отделяют спиртовый слой и концентрируют под вакуумом с выделением 3-сульфата аллобетулина в виде натриевой соли. Выход натриевой соли 3-сульфата аллобетулина - 5,0 г (93%).

Существенного изменения в выходе продуктов сульфатирования при замене бутилового спирта на изоамиловый не отмечено.

Таким образом, расширен ассортимент сульфатирующих реагентов для синтеза производных 3-сульфата аллобетулина. Предлагаемый способ сульфатирования аллобетулина более удобен и экологичен. Получены производные 3-сульфата аллобетулина в кислой форме, а также в виде аммонийной, натриевой и калиевой солей.