РАДИОХИМИЯ, 2020, том 62, № 2, с. 161-164

УДК 547.857:547.853.3

СИНТЕЗ МЕЧЕННЫХ ТРИТИЕМ НЕПРИРОДНЫХ

АНАЛОГОВ ПУРИНОВЫХ И ПИРИМИДИНОВЫХ

НУКЛЕОЗИДОВ

Институт молекулярной генетики РАН, 123182, Москва, пл. акад. Курчатова, д. 2

*e-mail: sidgv@img.ras.ru

Получена 24.12.2018; после доработки 13.03.2019; принята к публикации 14.03.2019

Разработаны удобные препаративные пути синтеза меченных тритием неприродных производных, со-

держащих цитозиновый и гуаниновый фрагменты. Главное отличие этих соединений от уже известных

заключается в том, что они содержат хиральный центр. Для синтеза меченного тритием 2'-дезокси-3'-

оксацитидина использовали реакцию каталитического дегалогенирования в растворе соответствующе-

го 5-бромзамещенного соединения, для 6-аминоциклопропил-2'-дезокси-3'-оксагуанозина - реакцию

каталитического гетерогенного изотопного обмена в растворе, для остальных соединений применяли

реакцию твердофазной каталитической гидрогенизации (ТКГ).

Ключевые слова: тритий, изотопный обмен, пурины, пиримидины

DOI: 10.31857/S0033831120020094

ВВЕДЕНИЕ

требует применения разнообразных подходов к

синтезу подобных соединений, меченных трити-

Неприродные аналоги пуринов и пиримидинов

ем. С нашей точки зрения универсальным под-

представляют интерес исследователей в качестве

ходом к решению задачи введения трития в эти

терминаторов синтеза ДНК. Для изучения меха-

и подобные соединения является реакция твер-

низма действия этих соединений на молекуляр-

дофазной каталитической гидрогенизации три-

ном уровне необходимы их аналоги, меченные

тием. С помощью этого метода были получены

радиоактивным изотопом, в частности меченные

меченные тритием азидотимидин (30 Ки/ммоль),

тритием. Для введения трития в подобные сое-

азидотимидинфосфонат (6.3 Ки/ммоль), ацикло-

динения применяют различные реакции изотоп-

вир

(124

Ки/ммоль), ацикловирфосфонат

ного обмена и химического синтеза. Препаратом,

(56.5 Ки/ммоль)[5] и 5'-О-фосфонилметилтимидин

широко применяемым до настоящего времени

(71 Ки/ммоль) [6].

для лечения больных СПИДом и инфицирован-

ных, является азидотимидин. Описан химический

Задачей настоящей работы являлось разработка

синтез меченного тритием азидотимидина исходя

удобных препаративных путей синтеза меченных

из [метил-³Н]тимидина [1] и восстановление ме-

тритием неприродных производных, содержащих

ченным тритием боргидридом натрия соответ-

цитозиновый (схема 1) и гуаниновый (схема 2)

ствующего 5'-альдегидного производного [2]. В

фрагменты. Главное отличие соединений, струк-

работе [3] изучали новые пути синтеза меченно-

тура которых приведена на схемах 1 и 2, от уже

го тритием 3'-азидо-3'-дезокситимидина с высо-

известных заключается в том, что они содержат

кой молярной радиоактивностью и локализацией

хиральный центр у N¹ (схема 1) и N⁹ (схема 2).

тритиевой метки в азотистом гетероциклическом

Для синтеза меченных тритием соединений I-IV

основании. Для соединений другой структуры

и VI (схемы 1 и 2) применяли реакцию твердофаз-

описано применение каталитических реакций

ной каталитической гидрогенизации (ТКГ). Ранее

восстановления и изотопного обмена в растворе

нами было показано, что побочными процессами

[4, 5] с участием газообразного трития. Количество

в условиях реакции ТКГ помимо термической де-

соединений, представляющих интерес в качестве

струкции исходных соединений являются гидри-

терминаторов синтеза ДНК, так же как и их стро-

рование 5,6-двойной связи пиримидинов [7] и изо-

ение, весьма разнообразно. Это, в свою очередь,

меризация при 100°С 3',5'-ApApA с образованием

161

162

СИДОРОВ, МЯСОЕДОВ

Схема 1.

NH₂

N O

III

NH₂

N O

Схема 2.

H₂N

N N

H₂N

N N

VII

2',5'-ApApA [8]. Изомеризацию пентоз в реакции

нием. Во всех случаях проводили очистку от ла-

ТКГ наблюдали в работе [9]. При проведении ре-

бильного трития двукратной отгонкой растворите-

акций изотопного обмена с тритием (особенно в

ля в вакууме при 37°С, сухой остаток растворяли

твердой фазе, протекающих в довольно жестких

в подвижной фазе и проводили очистку целевого

условиях) возможна рацемизация хирального цен-

соединения.

тра исследуемых соединений. В литературе отсут-

Все соединения были производства фирмы

ствуют данные о рацемизации подобных соедине-

Biochem Pharma. Применяли катализаторы 5% Pd/

ний при проведении различных реакций изотопно-

BaSO₄ (Aldrich) и 5% PdO/Al₂O₃(РНЦ ГИПХ).

го обмена с тритием.

Использовали жидкостную колоночную хромато-

Для синтеза меченного тритием соединения V

графию на Sephadex G-10. (20×900 мм), элюция

применяли реакцию каталитического дегалоге-

водой 100 мл/ч, и высокоэффективную жидкост-

нирования соответствующего 5-иодзамещенного

ную хроматографию (ВЭЖХ) на колонке YMC

соединения, а в случае VII - реакцию каталити-

ODS-A 5 мкм 20×500 мм. Насосы высокого давле-

ческого гетерогенного изотопного обмена с газо-

ния Gilson 806, УФ детектор с переменной длиной

образным тритием в растворе.

волны Specra-Physics 8480. Колонку уравновеши-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

вали 250 мл подвижной фазы [20% ацетонитрила

в 0.01%-ной трифторуксусной кислоте (ТФУ)].

После проведения реакции ТКГ продукты смы-

Скорость элюции 2.0 мл/мин, давление 53 атм.

вали с катализатора водой, отделяли катализатор

центрифугированием. После проведения реакции

Хиральную чистоту препаратов определяли на

в растворе отделяли катализатор центрифугирова-

колонке Cyclobond I RSP 4.6×250 мм. Для соедине-

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020

СИНТЕЗ МЕЧЕННЫХ ТРИТИЕМ НЕПРИРОДНЫХ АНАЛОГОВ

163

2609 mv

100

200

300

400

500

600

700

V, мл

Рис. 1. Очистка меченного тритием соединения I на

Sephadex G-10.

Время удерживания, мин

ний I-IV подвижная фаза - 0.05%-ный триэтилам-

Рис. 2. Хиральная чистота [G-³H] I на Cyclobond I RPS

монийацетат (ТЭАА), pH 6.86, 0.25 мл/мин; для

4.6×250 мм, температура 20°C; 0.05% ТЭАА, pH 6.86,

V - 1%-ный раствор ацетонитрила в 0.25%-ном

0.25 мл/мин, λ 254 нм.

ТЭАА, рН 5.86, 0.15 мл/мин; для VII - 0.02 моль/л

хроматографии на YMC ODS-А было выделено

NaH₂PO₄+ 5 моль/л тетра-н-бутиламмонийброми-

28.1 мКи соединения с молярной радиоактивно-

да (ТБАБ), pH 6,77, 0.15 мл/мин; для VI - элюент

стью 2.3 Ки/ммоль.

A: 0.01 моль/л CH₃COONH₄, pH 6.0, элюент B -

ацетонитрил, градиент 10% → 20% B/A за 20 мин,

Синтез меченного тритием соединения III.

В реакцию ТКГ брали 3.1 мг (12.5 мкмоль) сое-

1.0 мл/мин.

динения, нанесенного на 35.5 мг катализатора 5%

Оптическую плотность УФ поглощения изме-

Pd/BaSO₄. Реакцию изотопного обмена с газо-

ряли на спектрофотометре ПЭ-5400 УФ (Экрос,

образным тритием проводили при 160°C 20 мин.

Санкт-Петербург). Радиоактивность измеряли на

После очистки на Sephadex G-10 получили 52 мКи

жидкостном сцинтилляционном счетчике Triathler

(4.2 мкмоль) сырого продукта. После очистки на

(Финляндия), используя сцинтилляционную жид-

колонке YMC ODS-А получили 12.2 мКи соедине-

кость EcoLM TM (ICN).

ния (2.26 мкмоль, 5.4 Ки/ммоль).

Радиохимическую чистоту определяли мето-

Синтез меченного тритием соединения IV.

дом тонкослойной радиохроматографии на ПЭИ-

В реакцию ТКГ брали 3.1 мг (12.5 мкмоль) сое-

целлюлозе в воде и на пластинках Silufol в систе-

динения, нанесенного на 40 мг катализатора 5%

ме растворителей бутанол-уксусная кислота-вода

Pd/BaSO₄. Реакцию изотопного обмена с газо-

(2 : 1 : 1).

образным тритием проводили при 150°C 15 мин.

Синтез меченного тритием соединения I. В

После очистки на Sephadex G-10 получили 33 мКи

реакцию ТКГ брали 35 мг катализатора 5% Pd/

(6.8 мкмоль) сырого продукта. После очистки на

BaSO₄, на который наносили 10 мкмолей соеди-

колонке YMC ODS-А получили 11.8 мКи соедине-

нения I. Реакцию с газообразным тритием вели

ния (5.6 мкмоль, 2.1 Ки/ммоль).

при 160°C 15 мин. После хроматографии на ко-

Синтез меченного тритием соединения V. В

лонке Sephadex G-10 было получено 47.5 мКи

реакционную ампулу из стекла объёмом 5.0 мл по-

(4.6 мкмоль) сырого продукта. После хроматогра-

мещали раствор 5-бромзамещенного соединения

фии на YMC ODS-А выделили 11.7 мКи соедине-

V в 1.0 мл метанольного раствора 0.1 моль/л NaOH

ния с молярной радиоактивностью 2.3 Ки/ммоль.

и 25 мг катализатора 5% PdO/Al₂O₃. Реакцию

Выход составил 50.9% по веществу и 6.72% по ра-

вели в атмосфере газообразного трития (4.1 Ки)

диоактивности.

16 ч. Меченное тритием соединение V выделяли

на колонке с Sephadex G-10. Получили 26.3 мКи

Синтез меченного тритием соединения II.

(1.14 мкмоль, 23 Ки/ммоль) меченого соединения.

В реакцию ТКГ брали 11.7 мг (50 мкмоль) сое-

динения, нанесенного на 150 мг катализатора 5%

Синтез меченного тритием соединения VI.

Pd/BaSO₄. Реакцию изотопного обмена с газо-

В реакцию ТКГ брали 1.28 мг (5.0 мкмоль) сое-

образным тритием проводили при 150°C 15 мин.

динения, нанесенного на 25 мг катализатора 5%

После хроматографии на Sephadex G-10 получили

Pd/BaSO₄. Реакцию с газообразным тритием

125 мКи (27.6 мкмоль) сырого продукта. После

проводили при 200°C 20 мин. После очистки на

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020

164

СИДОРОВ, МЯСОЕДОВ

Таблица 1. Влияние температуры на реакцию твердо-

зирующихся» соединений, таких как пуриновые и

фазного каталитического гетерогенного изотопного об-

пиримидиновые основания, протекает на Sephadex

мена соединений I и III с тритий-протиевой (1 : 1000)

G-10 по адсорбционному механизму при линейной

(Aldrich)

смесью. Катализатор 5% Pd/BaSO₄

изотерме сорбции.

А_мол, Ки/моль

Выход, %

Как следует из данных, представленных на

T, °C

III

рис. 1, хроматография на Sephadex G-10 позволяет

140

сбросить до 80-90% примесей по радиоактивно-

150

сти. Это существенно облегчило очистку методом

160

ВЭЖХ на второй стадии.

Таблица 2. Результаты анализа оптической чистоты ме-

На рис. 2 приведены результаты анализа оп-

ченных тритием препаратов

тической чистоты меченного тритием соедине-

ния I (детекция при 254 нм). Время удерживания

Оптическая (хиральная) чистота, %

Соединение

23.21 мин соответствует целевому соединению.

III

VII

Время удерживания оптического изомера соедине-

Исходное

95.3

92.8

98.0

99.0

98.0

ния I - 24.4 мин. В табл. 2 суммированы результа-

Меченное

95.2

92.8

97.8

97.7

99.8

97.5

тритием

ты анализа оптической чистоты всех полученных

препаратов. Из полученных данных видно, что в

ходе реакции ТКГ не происходит изменения кон-

Sephadex G-10 получили 82.5 мКи (4.12 мкмоль,

фигурации асимметрического центра. Все соеди-

20.0 Ки/ммоль) продукта. Дальнейшую очистку не

нения имели высокую (более 97%) радиохимиче-

проводили, так как хиральная и ахиральная ради-

скую ахиральную чистоту, определенную методом

охимическая чистота препарата были более 99%.

тонкослойной радиохроматографии.

Синтез меченного тритием соединения VII. В

реакционную ампулу из стекла объёмом 5.0 мл по-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

мещали раствор соединения VII (3.0 мг, 10 мкмоль)

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

в 0.3 мл 1 моль/л NH₄OH и 50 мг катализатора

интересов.

5% Pd/BaSO₄. Реакцию изотопного обмена с га-

зообразным тритием проводили при комнатной

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

температуре 16 ч. После очистки на колонке YMC

1. Aggarwal S.K., Shalinsky D.R., Agrawal K.C. // J. Label.

ODS-А получили 53 мКи соединения (6.65 мкмоль,

Compd. Radiopharm. 1988. Vol. 25, N 10. P. 1055.

8.0 Ки/ммоль).

2. Hill J.A., Freeman G.A. // J. Label. Compd. Radiopharm.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1988. Vol. 25, N 3. P. 277.

В табл. 1 приведены данные по влиянию тем-

3. Sidorov G.V., Zverkov Yu.B., Myasoedov N.F. // J. Label.

пературы на выход и молярную радиоактивность

Compd. Radiopharm. 2003. Vol. 46, N 7. P. 669.

(А_мол) соединений I и III в реакции ТКГ тритием.

4. Taylor G.F., Kepler J.A. // J. Label. Compd. Radiopharm.

Полученные данные говорят о том, что реакцию

1989. Vol. 27, N 6. P. 683.

ТКГ предпочтительнее проводить при 150-160°С.

5. Sidorov G.V., Myasoedov N.F., Yasko M.V. // J. Label.

Наличие сильного электроноакцепторного атома

Compd. Radiopharm. 1994. Vol. 34, N 4. P. 339.

фтора в молекуле III заметно изменяет распреде-

6. Ясько М.В., Сидоров Г.В., Кондратов Р.В., Прасолов

ление электронной плотности, что, в свою оче-

В.С., Мясоедов Н.Ф., Краевский А.А. // Биоорган.

редь, влияет на подвижность протонов в реакции

химия. 1998. Т. 24, № 1. С. 21.

ТКГ. Этот эффект особенно заметен при увеличе-

7. Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Биоорган. химия.

нии температуры со 150 до 160°С. Анализ реак-

1996. Т. 22, № 4. С. 291.

ционной смеси методом ВЭЖХ показал, что про-

8. Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Радиохимия. 1995. Т.

дукты реакции содержат большой набор соедине-

37, № 3. С. 270.

ний, близких по хроматографическим свойствам,

9. Баитов А.А., Сидоров Г.В., Мясоедов Н.Ф. // Радио-

что затрудняло получение достаточно чистого

химия. 2007. Т. 49, N 1. С. 91.

продукта при проведении очистки в одну стадию.

10. Яковлева Л.А., Каминский Ю.Л., Соснова Л П., На-

Поэтому на первой стадии очистки применяли

хроматографию на Sephadex G-10. В работе [10]

горский А.И. // Органические соединения, меченные

было установлено, что хроматография «неиони-

радиоактивными изотопами. М., 1982. Ч. 2. С. 255.

РАДИОХИМИЯ том 62 № 2 2020