Реакции нуклеофильного замещения при карбонильном атоме углерода в положении 13(1) форбиновых производных хлорофилла

 

В связи с тем, что атом углерода карбонильной группы в положении 13 (1) доступен для нуклеофильной атаки и имеется возможность делокализации отрицательного заряда на атоме углерода в положении 13 (2) за счет сопряжения с хлориновым циклом и карбметоксильной группой, для форбиновых производных хлорофилла возможны реакции раскрытия экзоцикла V при действии нуклеофилов по схеме:

 

Рис.11 Схема реакции нуклеофильного раскрытия экзоцикла V

 

Например, действием на феофорбиды (а) (2) и (b) (4) щелочью (КОН) в метаноле получают хлорин е₆ (7) и родин g₇ (9). Обработкой феофорбидов (а) и (b) диазометаном получают триметиловые эфиры соответствующих хлоринов (7) и (9). По-видимому, и в том и в другом случае нуклеофилом, раскрывающим экзоцикл, является метилат-анион. Это подтверждается результатами работы, в которой т.м.э. хлорина е₆ (8) и родина g₇ (10) получают из соответствующих метилфеофорбидов действием раствора метилата калия в метаноле с пиридином. В работе такая же реакция проведена в более жестких условиях. Смесь т.м.э. хлорина е₆ (8) и родина g₇ (10) получают действием метилата натрия на смесь метилфеофорбидов (а) (3) и (b) (6) в сухом метаноле с ТГФ под азотом и затем смесь разделяют колоночной хроматографией на оксиде алюминия.

 

 

Рисунок 12 Форбиновые производные хлорофилла

(1) феофитин (а): R₁=CH₃, R₂=Phyt, R₃=H, R₄=CO₂CH₃

(2) феофорбид (а): R₁=CH₃, R₂=H, R₃=H, R₄=CO₂CH₃

(3) метилфеофорбид (a): R₁=R₂=CH₃, R₃=H, R₄=CO₂CH₃

(4) феофитин (b): R₁ = CH=O, R₂ = Phyt, R₃ = H, R₄ = CO₂CH₃

(5) феофорбид (b): R₁ = CH=O, R₂ = H, R₃ = H, R₄ = CO₂CH₃

(6) метилфеофорбид (b): R₁ = CH=O, R₂ = CH₃, R₃ = H, ₄ = CO₂CH₃

 

 

Рис.13 Производные хлорофилла

(7) хлорин е₆: R₁ = R₂ = R₃ = H, R₄ = CH₃

(8) т.м.э. хлорин е₆: R₁ = R₂ = R₃ = CH₃, R₄ = CH₃

(9) родин g₇: R₁=R₂=R₃=H, R₄ = CH=O

(10) т.м.э. родин g₇: R₁ = R₂ = R₃ = CH₃, R₄ = CH=O

 

Аналогичное раскрытие цикла V происходит при действии аминов (см. рис. 14):

 

Рисунок14. Механизм реакции раскрытия экзоцикла V с аминами

 

При действии на метилфеофорбид (а) (3) метиламина и этиламина в ТГФ при комнатной температуре получают с хорошим выходом соответствующие амиды. В реакцию вступают все форбиновые производные хлорофилла, содержащие фрагмент ß-кетокислоты. Сравнение реакционной способности в этой реакции феофитинов (а) и (b) и соответствующих хлорофиллов, то есть магниевых комплексов, показывает, что комплекс более реакционно способен в этой реакции.

Зависимость скорости размыкания экзоцикла от природы металла, координированного с H₂ХЛ, оказывается сложной. Центральные атомы ведут себя существенно различно: Mg, Cd благоприятствуют расщеплению, Zn и Co несколько замедляют его, Ni практически не изменяет скорости, Hg сильно тормозит ее. Скорости размыкания для Mg²⁺, Cd²⁺, Co²⁺ и Hg²⁺ линейно зависят от электроотрицательности металлов. Zn²⁺ и Ni²⁺ не укладываются на прямую.

 

1.5 Положение сигналов спектров ЯМР ¹Н метилфеофорбида (а)

Таблица 1 Положение сигналов спектров ЯМР ¹Н метилфеофорбида а (литературные данные)

Отнесение	Метилфеофорбид (а ) Лит - ые данные
10 - Н	9.48 с 1Н
5 - Н	9.33 с 1Н
20 - Н	8.58 с 1Н
3(1) - Н	7.97 дд (1Н, 18.4 и 11.5Гц)
3(2) - Н транс	6.27 дд (1Н, 17.8 и 1.4Гц)
3(2) - Н цис	6.17 дд (1Н, 12.8 и 1.4Гц)
13(2) - R	R= H 6.28 с 1Н
18 - Н	4.48 м 1Н
17-Н	4.22 м 1Н
13(4) - СН3	3.91 с 3Н
12(1) - СН3	3.65 с 3Н
8(1)	3.69 м 2Н
17(4) - СН3	3.59 с 3Н
2(1) - СН3	3.40 с 3Н
7(1) - СН3	3.19 с 3Н
17(1) -СН2	2.39 - 2.20 м 4Н
17(2) - СН2
18(1)	1.84 д (3Н, 7.2Гц)
8(2)	1.68 т (3Н, 7.6Гц)
I - NH	0.52 уш.с 1Н
III - NH	-1.58 уш.с 1Н

Экспериментальная часть

Приборы и реактивы

 

Для получения производных хлорофилла в качестве сырья использовали высушенные листья спирулины, которые предварительно подвергали механическому измельчению.

Для проведения колоночной и тонкослойной хроматографии использовали четыреххлористый углерод марки “ч”, ацетон марки “ч”. Для приготовления элюентов соотношение растворителей брали по объему. При проведении колоночной хроматографии, колонку наполняли “мокрым способом”, используя четыреххлористый углерод.

Для экстракции производных хлорофилла из спирулины использовали этанол марки “ч” без дополнительной очистки.

Для получения метилфеофорбидов использовали метанол марки “ч” без дополнительной очистки.

Для осаждения феофитинов использовали разбавленную соляную кислоту квалификации “ч” в соотношении 1:10 (по объему).

При получении метилфеофорбидов использовали концентрированную серную кислоту марки “ч”.

Для переосаждения из хлороформа выделенных соединений использовали пентан, квалификации “ч” без дополнительной очистки.

Безводный сульфат натрия, квалификации “х.ч.” использовали для удаления остатков воды из растворов.

Колоночную хроматографию проводили на силикагеле L 100/400.