ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2019, том 55, № 7, с. 1110-1114

УДК 547.466

СИНТЕЗ ПРОЛИЛПРОЛИНА

Институт физико-органической химии НАН Беларуси, 220072, Беларусь, г. Минск, ул. Сурганова 13

*e-mail: knizh@ifoch.bas-net.by

Поступила в редакцию 31 января 2019 г.

После доработки 6 марта 2019 г.

Принята к публикации 15 марта 2019 г.

Пролилпролин получен как классическим пептидным синтезом c использованием трет-

бутилоксикарбонильной или трифторацетильной аминозащитных групп и карбодиимидного метода

образования пептидной связи, так и раскрытием дикетопиперазинового цикла октагидродипирроло[1,2-

a:1',2'-d]пиразин-5,10-диона, полученного термолизом метилового эфира пролина.

Ключевые слова: пролилпролин, октагидродипирроло[1,2-a:1',2'-d]пиразин-5,10-дион, трет-бутил-

оксикарбонильная и трифторацетильная аминозащитные группы, карбодиимидный метод.

DOI: 10.1134/S0514749219070164

Одним из возможных путей получения

реакционной смеси лимонной кислотой привели к

пептидов, содержащих в своем составе фрагменты

N-трет-бутилоксикарбонил-L-пролил-L-пролину

из последовательности остатков одной и той же

3, реакция которого с раствором хлористого водо-

аминокислоты, является использование в качестве

рода в диоксане давала гидрохлорид L-пролил-L-

промежуточных соединений указанных фрагмен-

пролина 4. Целевой дипептид 1 получен взаимо-

тов. Целью данной работы является выбор опти-

действием соединения 4 с эквимолярным коли-

мального способа синтеза L-пролил-L-пролина 1,

чеством этилата натрия (схема 1).

который может быть использован в качестве

Использование метил N-трифторацетил-L-пролил-

исходного соединения для получения ряда

L-пролинат в качестве исходного соединения для

физиологически активных пептидов [1-3].

получения дипептида

1 позволило сократить

Дипептид 1 был получен нами классическим

количество стадий синтеза. Промежуточный N-

пептидным синтезом с использованием как трет-

трифторацетил-L-пролил-L-метоксипролин 5 был

бутилоксикарбонильной, так и трифторацетильной

получен конденсацией N-трифторацетил-L-

аминозащитных групп.

пролина с метиловым эфиром L-пролина под

действием DCC. Одностадийное удаление

Конденсация N-трет-бутилоксикарбонил-L-

защитных групп в соединении 5 под действием

пролина с метиловым эфиром пролина под

гидроксида натрия и подкисление реакционной

действием 1,3-дициклогексилкарбодиимида (DCC)

смеси приводили к дипептиду 1 (схема 1).

привела к метил N-(трет-бутилоксикарбонил)-L-

пролил-L-пролинату

2, который также синте-

Приведенные методы синтеза позволяют

зирован с использованием модифицированной

получать значительные количества дипептида 1, но

нами методики, описанной в [1], взаимодействием

требуют значительных затрат разнообразных

при низкой температуре смешанного ангидрида,

реактивов. В ходе исследования было установлено,

полученного из N-трет-бутилоксикарбонил-L-

что целевой дипептид удобно получать из

пролина и изо-бутилхлорформиата (IBCF), и

октагидродипирроло[1,2-a:1',2'-d]пиразин-5,10-

вводимого в дальнейшие превращения без предва-

диона

6, который образуется при термолизе

рительного выделения из реакционной среды с

метилового эфира L-пролина. Термолиз метил L-

метиловым эфиром L-пролина, образующимся при

пролината проводили в среде кипящего диоксана или

действии триэтиламина на гидрохлорид метило-

бутанола, либо без растворителя при температуре

вого эфира L-пролина. Обработка соединения 2

105-110°С. Раскрытие дикетопиперазиноваго

гидроксидом натрия и последующее подкисление

цикла соединения

6 под действием водного

1110

СИНТЕЗ ПРОЛИЛПРОЛИНА

1111

Схема 1.

HProOMe

1. NaOH

DCC

H₃C CH₃

H₃C

2. Лимонная

H₃C

кислота

H₃C

CH₃

H₃C

IBCF,

Et₃N

HCl^.HProOMe,

HCl

15^oC

диоксан

O O

H₃C CH₃

CH₃

H₃C

HCl

H₃C

1. NaOH

EtONa

2. H⁺

O O

HProOMe

DCC

CH₃

O O

CF₃

раствора гидроксида натрия и последующее

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

подкисление реакционной смеси соляной кислотой

привели к дипептиду 1 (схема 2).

ИК спектры соединений записаны на ИК Фурье

Строение синтезированных соединений подт-

спектрофотометре Protégé-460 с приготовлением

верждено данными ИК, ЯМР спектров и элемен-

образцов в виде таблеток с KBr. Спектры ЯМР ¹Н и

тного анализа. В спектрах ЯМР соединений 1, 2 и 3

ЯМР ¹³С регистрировали на спектрометре Bruker

наблюдается удвоение ряда сигналов, которое

Avance-500, химические сдвиги протонов из-

отмечалось для соединения 2 в работе [1] и может

мерены относительно сигналов остаточных

быть объяснено наличием пространственных

протонов растворителей. Оптическую активность

изомеров.

соединений измеряли на поляриметре ATAGO

Схема 2.

1. NaOH

O CH₃

t^o

2. HCl

O O

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 7 2019

1112

ГАЙДУКЕВИЧ и др.

AP-300. Все операции проведены с исполь-

в. К раствору 2.2 г (55 ммоль) гидроксида

зованием безводных органических растворителей.

натрия в 20 мл воды добавляли 9.71 г (50 ммоль)

Метиловый эфир L-пролина получали обработкой

октагидродипирроло[1,2-a:1',2'-d]пиразин-5,10-

гидрохлорида метилового эфира L-пролина,

диона 6. После перемешивания в течение 24 ч к

синтезированного по методике, описанной в [4],

реакционной смеси при интенсивном переме-

триэтиламином. Трифторацетильное и трет-

шивании по каплям добавляли 27.5 мл 2 н соляной

бутилоксикарбонильное производные L-пролина

кислоты и растворитель отгоняли при пониженном

получали по стандартным методикам [5, 6]. Выде-

давлении. Продукт экстрагировали из остатка эта-

ленные из реакционных смесей промежуточные

нолом, раствор фильтровали и концентрировали до

соединения использовали без дополнительной

объема 20 мл. Выпавший после добавления 150 мл

очистки.

диэтилового эфира осадок отфильтровывали,

промывали диэтиловым эфиром и сушили в

L-Пролил-L-пролин (1). а. К раствору 7.46 г

вакууме до постоянного веса. Выход 7.45 г (73%).

(30 ммоль) гидрохлорида L-пролил-L-пролина 4 в

ИК и ЯМР спектры совпадают с описанными

30 мл этанола добавляли раствор, полученный

выше.

взаимодействием 0.69 г (30 ммоль) натрия с 30 мл

этанола. После перемешивания в течение 2 ч к

Метил N-(трет-бутилоксикарбонил)-L-

реакционной смеси добавляли 10 мл хлороформа,

пролил-L-пролинат (2). а. К охлажденному до 0°С

выпавший осадок отфильтровывали и из

раствору 21.53 г (100 ммоль) N-трет-бутилокси-

полученного раствора растворитель удаляли при

карбонил-L-пролина в 100 мл тетрагидрофурана

пониженном давлении. После переосаждения из

при перемешивании последовательно добавляли

этанола диэтиловым эфиром выход 4.52 г (71%),

раствор 21.01 г (102 ммоль) DCC в 100 мл тетра-

т.пл. 144-145°С,

[α]

-138.3° (с 1, Н2О). ИК

гидрофурана, 17.06 г (103 ммоль) гидрохлорида

спектр, ν, см^-1: 1654, 1612 (С=О). Спектр ЯМР ¹Н

метилового эфира L-пролина и по каплям раствор

(D₂О), δ, м.д.: 1.80-2.15 м, 2.20-2.35 м, 2.46-2.56 м

10.43 г (103 ммоль) триэтиламина в 50 мл тетра-

(8Н, 4СН₂), 3.32-3.50 м, 3.53-3.67 м (4Н, 2СН₂),

гидрофурана. Реакционную смесь перемешивали в

4.18-4.32 м, 4.54-4.59 м (2Н, 2СН). Спектр ЯМР

течение 24 ч, выпавший осадок отфильтровывали,

¹³С (D₂О), δ, м.д.: 22.15, 23.93, 24.00, 24.55, 28.12,

растворитель из полученного раствора отгоняли

28.56, 29.31, 31.48, 46.51, 46.66, 47.39, 47.58, 59.03,

при пониженном давлении, остаток промывали

59.13, 61.88, 62.30, 167.24, 168.00, 178.35, 178.87.

охлажденным гексаном и продукт реакции

Найдено, %: С 56.33; Н 7.44; N 13.01. С₁₀Н₁₆N₂О₃.

экстрагировали эфиром. Полученный раствор

Вычислено, %: С 56.59; Н 7.60; N 13.20.

фильтровали, и растворитель удаляли при

пониженном давлении. Маслообразный продукт

б. К раствору 16.11 г (50 ммоль) метил N-три-

сушили в вакууме до постоянного веса. Выход

фторацетил-L-пролил-L-пролината

5 в

100 мл

25.13 г

(77

%), [α]

-102.1° (c 2, MeOH). ИК

метанола добавляли раствор 4.4 г (110 ммоль)

спектр, ν, см^-1: 1747, 1699, 1662 (С=О). Спектр

гидроксида натрия в 50 мл воды. После переме-

ЯМР ¹Н (CDCl₃), δ, м.д.: 1.0 с, 1.05 с (9Н, 3СН₃),

шивания в течение 20 ч к реакционной смеси по

1.40-1.53 м (2Н, СН2), 1.53-1.75 м (4Н, 2СН2),

каплям добавляли раствор

1.14 г

(10 ммоль)

1.75-1.87 м (2Н, СН₂), 2.98-3.08 м, 3.10-3.20 м,

трифторуксусной кислоты в

10 мл воды и

3.20-3.29 м, 3.36-3.43 м (4Н, 2СН₂), 3.30 с, 3.32 с

растворитель удаляли при пониженном давлении.

(3Н, СН₃), 4.01-4.07 м, 4.08-4.17 м (2Н, 2СН).

Остаток растирали с

50 мл ацетона, образо-

Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 22.81, 22.33,

вавшийся осадок отфильтровывали, промывали на

24.30, 24.34, 27.57, 27.73, 28.02, 28.13, 28.30, 29.20,

фильтре ацетоном (3×50 мл), сушили в вакууме и

45.80, 45.87, 45.92, 46.15, 51.23, 51.31, 57.03, 57.06,

растворяли в

75 мл этанола. К полученному

58.03, 78.48, 152.94, 153.68, 170.37, 170.87, 171.70,

раствору при интенсивном перемешивании

171.94. Найдено, %: С 58.97; Н 8.21; N 8.32.

добавляли 25 мл 2 н раствора хлористого водорода

C₁₆H₂₆N₂O₅. Вычислено, %: С 58.88; Н 8.03; N 8.58.

в этаноле, реакционную смесь перемешивали 1 ч,

фильтровали и из полученного раствора

б. К охлажденному до -16°С раствору 21.53 г

растворитель удаляли при пониженном давлении.

(100 ммоль) N-трет-бутилоксикарбонил-L-пролина

После переосаждения из этанола диэтиловым

и 10.12 г (100 ммоль) триэтиламина в 350 мл

эфиром выход 7.22 г (68%). ИК и ЯМР спектры

хлористого метилена по каплям добавляли 13.66 г

соединения аналогичны описанным выше.

(100 ммоль) IBCF. После перемешивания в течение

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 7 2019

СИНТЕЗ ПРОЛИЛПРОЛИНА

1113

15 мин при указанной выше температуре к

добавляли

40 мл

6.25 н раствора хлористого

реакционной смеси последовательно добавляли

водорода

в диоксане. Реакционную смесь

17.39 г

(105 ммоль) гидрохлорида метилового

перемешивали в течение 2 ч и продукт реакции

эфира L-пролина и по каплям 10.63 г (105 ммоль)

высаждали добавлением

250 мл диэтилового

триэтиламина. После перемешивания при

эфира. Осадок отделяли от растворителя, дважды

температуре -12÷±2°С в течение 2 ч температуру

промывали эфиром и сушили в вакууме до

реакционной смеси медленно доводили до

постоянного веса. Выход 8.95 г (90%), т.пл. 164-

комнатной и перемешивание продолжали в течение

166°С, [α]

-146° (c 2, Н₂О). ИК спектр, ν, см^-1:

5 ч. Реакционную смесь фильтровали, полученный

1754, 1665 (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (CD₃OD), δ, м.д.:

раствор последовательно промывали 0.7 н раствором

1.95-2.14 м (6Н, 3СН₂), 2.29-2.40 м (1Н), 2.52-2.62

соляной кислоты (3×50 мл), водой (2×50 мл), насы-

м (1Н) (СН₂), 3.34-3.42 м (1Н), 3.42-3.50 м (1Н)

щенным раствором бикарбоната натрия (3×50 мл),

(СН₂), 3.56-3.64 м (1Н), 3.73-3.80 м (1Н) (СН₂),

водой

(3×50 мл) и сушили над безводным

4.51 т (1Н, J 6.9 Гц, СН), 4.66 т (1Н, J 7.0 Гц, СН).

сульфатом натрия. Раствор фильтровали и

Спектр ЯМР ¹³С (CD₃OD), δ, м.д.: 25.06, 25.82,

растворитель удаляли при пониженном давлении.

29.45, 30.03, 47.67, 48.14, 60.30, 60.52, 168.33,

Остаток промывали охлажденным гексаном и

174.60. Найдено, %: С 48.04; Н 7.12; Cl 14.51; N

сушили в вакууме до постоянного веса. Выход

11.08. C₁₀H₁₇ClN₂O₃. Вычислено, %: С 48.29; H

22.85 г (70%). ИК и ЯМР спектры аналогичны

6.89; Cl 14.25; N 11.26.

описанным выше.

Метил N-трифторацетил-L-пролил-L-проли-

N-трет-Бутилоксикарбонил-L-пролил-L-

нат (5). К охлажденному до 0°С раствору 21.11 г

пролин (3). К раствору 21.22 г (65 ммоль) метил N-

(100 ммоль) N-трифторацетил-L-пролина в 100 мл

(трет-бутилоксикарбонил)-L-пролил-L-пролината

тетрагидрофурана последовательно добавляли

2 в 200 мл метанола добавляли раствор 2.8 г

раствор 21.63 г (105 ммоль) DCC в 150 мл тетра-

(70 ммоль) гидроксида натрия в 50 мл воды. После

гидрофурана, 17.39 г (105 ммоль) гидрохлорида

перемешивания в течение 20 ч к реакционной

метилового эфира L-пролина и по каплям раствор

смеси добавляли 250 мл воды, метанол отгоняли

10.63 г (105 ммоль) триэтиламина в 50 мл тетра-

при пониженном давлении, смесь фильтровали и

гидрофурана. Реакционную смесь перемешивали в

полученный раствор подкисляли лимонной

течение 20 ч, фильтровали и растворитель удаляли

кислотой. Продукт реакции экстрагировали

при пониженном давлении. Продукт реакции

хлористым метиленом, полученный раствор

экстрагировали из остатка диэтиловым эфиром,

сушили сульфатом натрия, фильтровали и

полученный раствор фильтровали и концент-

концентрировали отгонкой растворителя при

рировали отгонкой растворителя в вакууме до

пониженном давлении до объема 50 мл. Выпавший

появления осадка. Выпавший после добавления

после добавления 250 мл гексана осадок отделяли

150 мл гексана осадок отфильтровывали,

от маточного раствора, промывали гексаном и

промывали гексаном и сушили в вакууме. После

сушили в вакууме. Выход 15.43 г (76%), т.пл. 181-

переосаждения из диэтилового эфира гексаном

183°С (185-187°С [7]), [α]

-131° (c 2, Н₂О). ИК

выход 23.85 г (74%), т.пл. 99-102^оС, [α]

²⁰ -92.7° (c

спектр, ν, см^-1: 1753, 1688, 1609 (С=О). Спектр

2, тетрагидрофуран). ИК спектр, ν, см^-1: 1748, 1697,

ЯМР ¹Н (CDCl₃), δ, м.д.: 1.26 с, 1.32 с (9Н, 3СН₃),

1660 (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃), δ, м.д.: 1.87-

1.68-1.78 м, 1.85-2.14 м (8Н, 4СН₂), 3.25-3.38 м,

2.05 м (5Н), 2.12-2.23 м (3Н) (4СН₂), 3.53-3.62 м

3.40-3.55 м, 3.62-3.70 м (4Н, 2СН₂), 4.24-4.30 м,

(1Н), 3.66-3.73 (1Н), 3.73-3.84 м (2Н) (2СН₂), 3.65 с

4.38-4.43 м, 4.45-4.53 м (2Н, 2СН). Спектр ЯМР

(3Н, СН₃), 4.49 к (1Н, J 4.5 Гц, СН), 4.65 к (1Н, J 4.0

¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 23.49, 23.99, 24.77, 28.15, 28.19,

Гц, СН). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 24.89,

28.35, 28.97, 29.80, 46.57, 46.71, 46.84, 57.60, 57.69,

24.94, 27.71, 28.81, 46.74, 47.47, 52.19, 58.80, 59.26,

58.97, 59.07, 79.64, 79.69, 153.68, 154.59, 172.11,

116.12 к (J 227 Гц), 155.62 к (J 30 Гц), 168.95,

172.50, 173.67, 174.08. Найдено, %: С 58.00; Н 7.51;

172.53. Найдено, %: С 48.33; Н 5.12; N 8.48.

N 8.78. C₁₅H₂₄N₂O₅. Вычислено, %: С 57.68; H 7.74;

C₁₃H₁₇F₃N₂O₄. Вычислено, %: С 48.45; H 5.32; N

N 8.97.

8.69.

Гидрохлорид L-пролил-L-пролина

(4).

Октагидродипирроло[1,2-a:1',2'-d]пиразин-

раствору 12.48 г (40 ммоль) N-трет-бутилокси-

5,10-дион (6). К раствору 16.56 г (100 ммоль)

карбонил-L-пролил-L-пролина 3 в 50 мл диоксана

гидрохлорида метилового эфира L-пролина в

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 7 2019

1114

ГАЙДУКЕВИЧ и др.

100 мл метанола добавляли 10.12 г (100 ммоль)

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

триэтиламина. Реакционную смесь перемешивали

в течение часа, растворитель удаляли при пони-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

женном давлении, продукт реакции экстрагировали

интересов.

из остатка диэтиловым эфиром, полученный

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

раствор фильтровали, растворитель удаляли при

пониженном давлении, остаток растворяли при

1. Ellison A.J., Van Veller B., Raines R.T. Biopolymers.

нагревании в

50 мл диоксана и полученный

2015, 104, 674. doi 10.1002/bip.22700

раствор кипятили при интенсивном переме-

2. Nakamura T., Mizutani J., Ohki K., Yamada K.,

шивании в течение

20 ч. Выпавший после

Yamamoto N., Takeshi M., Takazawa K.

охлаждения смеси осадок отфильтровывали,

Atherosclerosis.

2011,

219,

298. doi

10.1016/

дважды промывали диэтиловым эфиром и сушили

j.atherosclerosis.2011.06.007

в вакууме. После переосаждения из хлороформа

3. Hirota T., Nonaka A., Matsushita A., Uchida N.,

диэтиловым эфиром выход 13.21 г (68%), т.пл.

Ohki K., Asakura M., Kitakaze M. Heart Vessels. 2011,

137-140°С, [α]

²⁰ -102.1° (с 0.5, Н₂О). ИК спектр, ν,

26, 549. doi 10.1007/s00380-010-0096-y

см^-1: 1656 (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃), δ, м.д.:

4. Li J., Sha Y. Molecules. 2008, 13, 1111. doi 10.3390/

1.78-1.85 м (2Н, СН₂), 1.88-1.95 м (2Н, СН₂), 2.02-

molecules13051111

2.10 м (2Н, СН₂), 2.17-2.24 м (2Н, СН₂), 3.38-3.45 м

5. Curphey T.J. J. Org. Chem. 1979, 44, 2805. doi

(4Н, 2СН₂), 4.08 т (2Н, J 8.0 Гц, 2СН). Спектр ЯМР

10.1021/jo01329a049

¹³С (CDCl₃), δ, м.д.: 23.24; 27.60; 45.08; 60.41;

6. Позднев В.Ф. ХПС. 1974, 764.

166.28. Найдено, %: С 62.03; Н 7.39; N 14.19.

7. Tsunematsu H., Isobe R., Hanazono H., Soeda Y.,

C₁₀H₁₄N₂O₂. Вычислено, %: С 61.84; Н 7.27; N

Inagaki M., Ito N., Higuchi R., Yamamoto M. Chem.

14.42.

Pharm. Bull. 1999, 47, 1040. doi 10.1248/cpb.47.1040

Synthesis of Prolylproline

V. A. Haidukevich, L. A. Popova, Z. P. Zubreichuk, and V. A. Knizhnikov*

Institute of Physical Organic Chemistry of National Academy of Sciences of Belarus,

220072, Belarus, Minsk, ul. Surganova 13

*e-mail: knizh@ifoch.bas-net.by

Received January 31, 2018; revised March 6, 2019; accepted March 15, 2019

Prolylproline is obtained both by classical peptide synthesis using a tert-butoxycarbonyl or trifluoroacetyl amino

protecting groups and a carbodiimide method for the formation of a peptide bond, and by opening of the

diketopiperazine ring of the octahydrodipyrrolo[1,2-a:1',2'-d]pyrazine-5,10-dione obtained by thermolysis of

proline methyl ether.

Keywords: prolylproline, octahydrodipyrrolo[1,2-a:1',2'-d]pyrazine-5,10-dione, tert-butoxycarbonyl and

trifluoroacetyl amino protecting groups, carbodiimide method

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 55 № 7 2019