POZNATKY PORKANOVYCH SLOUCENIN
MICHAL LEBL, PAVEL DRASAR, HENRYK KORONIAK, JAN MILECKI
a
OGNIAN
C.
IKONOMOV
Eoropsksi rada porkanooe chemic. Fterninqovo lUim. 2, 16610 Praha 6
Doglc dne L IV. 1985 VenOU(/IIO panuitce ieskeho badatele Jar)' da Cimrmana, pridcopnilca nepochvbne i porkanone chemic
I kdyz se to muze zdat absurdni, neni zcela vylouceno, ze i dnes se miiie najit chernik, ktery dosud neslysel 0 chemii porkanil. Tento spccialni obor organicke a bioorganicke chemie neni totif dosud dostatecne obsirne zahrnut V bezne dostupnych ucebnicich, prestoze na poli vyzkumu porkanovych sloucenin pracuje dnes velmi intenzivne fada svetovych Iaboratofi, Nazorne se to ukazalo napfiklad na konferenci 0 organicke a bioorganicke chemii mladych vedeckych pracovnikil konane loni v lete v Bechyni, kde prakticky kazdy participant (nektery mozna neumyslne) prokazal, ze se vice nebo mene problematikou porkanu zabyva, V literature lze zmlnky 0 porkanoidnich sloueeninach nalezt pouze sporadicky, zi'ejme v dilsledku ptlsneho utajeni veskereho vyzkumu, nebo proto, ze dosazene vysledky jsou natolik neklasicke, ze Ziidny casopis je neni ochoten uvefejnit",
Prvni zminku 0 porkanu (I), zakladnl sloucenine, od ktere je veskere dalsi zlehcovani chemie odvozeno, Ize nalezt v italske praci' z roku1956. Byla v ni popsana izolace porkodiolu (l,l,2,2,3-pentamethylbicyklo[2,l,0]pentan-3,5-diolu) z nezmydelnitelneho podilu veproveho siidla. Nazev teto bicyklicke slouceniny byl zi'ejme zvolen na zaklade pouzite vychozf suroviny, i kdyz nelze vyloucit jinou genezi - prvy z italskych autoru rna az napadne vhodne pi'ijmeni. Jiste vahani nad uvefitelnosti struktury I s petivaznyrn uhlikem se odraz! napfiklad i v tom, ze latku I nelze dosud nalezt v Chemical Abstracts (coz vsak muze take svedcit 0 casovem skluzu, ktery tento casopis rna). Na druhe strane je potesitelne, ze ceska Iiteratura rna v referovani o porkanu svetovou prioritu, nebot poprve jiz v roce 1957 pi'etiskla italskou priici prakticky v plne sm 2 • Znovu byla tato prace pfetistena v jazykovych mutacich v roce 19843 • Existence nepfirozene pilsobiciho petivazneho uhliku byla v posledni debe • Na tomto miste chtcj{ autofi vyjadfit sva blahopfani redakci Chemickych listu; pfinos lidstvu vubec a vede zVlaste, ke kteremu rozhodnutfm 0 publikaci tohoto atrucneho pfehledu 0 porkanove chcmii pfispela, oceni teprve dalekd budoucnost.
410
Cliemlcke listy / svazek 79 (1985)
vysvetlena" pfitomnosti sousedniho uhliku trojvazneho (kteral.toskutecnosf byla temer tficet let pfehlizena) pusobicfho na sousedni petivazny tzv. kompenzacnim efektem, takze v prumeru jde tedy opet 0 ctyfvezne uhliky.
I
II
III
Ze zcela jineho rnaterialu - Iondynskych sibenio (Tyburn Tree) - byl izolovan norporkanon (II) a dimerni forma norporkanu - norporkakatenan (III)s. Autori bohuzel nepfihledli k dfive publikovane praci' a latku (11) nazyvajl porkanonem. Vzhledem k chybejfcfmu pfednlmu methylu je tato latkn evidentne norporkanonem. Na tomto mfste je tfeba se zastavit u nomenklatury porkanovych Iatek, Tyto latky jsou charakterizovany kondenzaci ti'iclenneho-O (ovarovy) a ctyrclenneho-S (sunkovy) kruhu a peti methylovymi skupinami - dye predni, dye zadnf a jedna ocasni, u nil. dosud nebyla urcena absolutni konfigurace*. Molekula obsahuje dva uhliky zvhiSte nachylne k chemickym pfernenam - jsou to uhliky C (na tzv. cumaku molekuly) a:it (lIhlik, na nejl.je pfipojen ocasni methyl). (Nase snaha 0 uznanf teto nomenklatury komisi IUPAC-IUB narazf dosud na nepochopitelne nepochopeni.] Z prace" neni zcela jasne, Cim se lisi apoporkanon, epiporkanon, neoporkanon a epineoapoporkanon od norporkanonu (ll), ale autofi slibuji, ze tato otazka bude diskutovana. Snad tedy v budoucnosti. Biosynteza katenanove" dimerni formy norporkanu (Ill) byla objasnena" pomoci experimentu uzfvajicich mevalonovou kyselinu znacenou pornoci 17C a 19C. U norporkakatenanu (Ill) byla objevena nova forma axialni chirality, tzv, katenanova chiralita",
U
OH
IV
Y
YI
YII
* Podle soukrcmeho sdeleni prof. McKocovskeho byla konfigurace ccasnfho methylu stanovena v Pekafove (Baker) Iaboratofi Comellovy university. Konfigurace vsakzdvlsi na experimentdlnlch podmlnkdch a stafi biologickeho matetialu - Ize zde citovat zeverecnou zprdvu americkych kclegu: "... sometimes it's up, sometimes it's down .. 1"
NejnoveJSi poznatky v chemii parkanaoycli slaucentn
411
pokusu 0 izolacrporkanovych derivatu z niznych druhu stavebniho dfeva ziskany" demethylovane analogy porkanu casan (IV), housen (TI) a jejich TV anaPro jejichizolaci byla pouzita chromatografie na eajovych listcich [mobilni byla vrouci voda (Aqua potabilis, puriss.)], ktera byla monitorovana pomoci no dvojnasobne obracene fazi (CLPH-DRP)9. Analog VI byl studovan kvantove chemickymi metodami, zvlaste pak pomoci metody CNAO (Complete Neglect of All Orbitals]!". 0 syntezu derivatu tohoto typu se pokusila skupina polskych chemikiI. Jako vychozi Iatka pro radu syntez v oboru porkami mel byt pfipraven casanol VII. Synteticke schema (schema 1) vyuzlva ethylen jako podlahovy synthon
OH
+
~
t
J>
Schema 1
a cyklopropen-Lol jako stfesn! synthon. Adice typu 2 + 2 byla uskutecnena pomoci enzymu Dielsovy-Alderovy cyklasy (DAC). Poufity enzym vsak obsahoval bohuzel jiste mnozstvi kvasnic, coz zpusobilo transformaci pfipraveneho casanolu na ethanol. Nastesti bylo mozno dehydrataci vznikleho ethanolu ziskat dam mnozstvi vychoziho podlahoveho synthonn ethylenu a vratit jej do reakce. Reakcni produkt byl ze smesi izolovan pomoci nove vyvinute chrornatograficke techniky RRHPC (Radio Reverse Hook Phase Chromatography). Tato metodaje zalozena na neobycejnych vlastnostech lemne mletych dubovych sudu - pouzitych jako stacionarni faze - a Protivinskeho jezaku - poziteho jako mobilni faze -nicmene ani tato neobycejna media nevedla k deleni, pokud nebylo na kolonu aplikovano elektrornagneticke pole 0 vysoke frekvenci. Vysvetleni.jedinecnych vlastnosti poufite techniky spociva v tom (schema 2), ze povrch stacionarnf faze je pokryt propylenovymi jednotkami (Meky-hooks), ktere je mozno pomoci radiofrekvence orientovat stejnym smerem. Tato jednotna
4i2
Chemtcke Iisty / svazek 79 (1985)
orientace extremne zvysuje afinitu stacionarni raze klatkam.sectyfclennyrnkruhem, kteryrn muze rnethylova skupinaproniknout. (Pokudby ovsern chrornatografie byla
~
OH
P
Schema 2
OH
provadena opacnym smerem, kolona by nemela afinitu vubec zadnou.) Chromategrafii byly ziskany dva izomern! produkty, nikoliv vsak ocekavany casanol VII. Pomoci NMR spekter (viz obr. 1) byla urcena jejich strukturajako dimery VIII a IX
Obr. 1. lH NMR spektra isomemlch dimeru houscnu VIII a IX (B Bechyne-Iike spectrum, H - Hluboka-Iike spectrum).
B _~
o
ppm
ppm 5
.... - L
o
vznikajici z nestaleho iso-honsenu (vznikleho dehydrataci pfiIis silnou - 12" - mebiln! fazi pfi chromatografii) (schema 3).
HO-rJ
-H20
[[] ] Schema 3
VIII
Nejnouejil poznatky v chemii porkunouych slauienln
IX
I
413
Tak jak se zajem biochcmiku v posledni dobe opet obratil od dfeva k vepfovemu, byly zmozku prasat izolovany latky indukujici tzv. pig-like behaviour (PLB), tedy cesky "chovani se jako prase". (Tento typ chovani se nekdy bohuzel zameiiuje 5 tzv. bovine-like behaviour (BLB), coz vede ke zmatkum v puvodni literature z oboru humanitnich ved.) Jako ticinna slozka byla charakterizovana" aminokyselina porkanin (X), jejiz konfiguraci na asymetrickem z-uhliku bude mozno stanovit az po dosa-
~/Cl
\~C1
I
NHJ
FCOOH -15 K
a
q'"' 1J f1 OETT
•
--'----<0-
NHJ COOH Xi
11
NH J COOH
NH, COOH
x
xu
len vypocteno. Schema 4
zeni dohody 0 nornenklatufe konfiguraci na petivaznern uhliku. Nicmene V racemicke forme byla tato aminokyselina syntetizovana (viz. schema 4). Vsechny stupne teto syntezy jsou klicove, a proto se 0 nich letmo zrninime podrobneji. Bicyklicka vychozi latka ptechazi termickou dehydrohalogenaci na bicyklicky dien J2. Z tohoto faktu bylo jasne, Ze pfi dostatecne snizene teplote tohoto prcsrnyku a dodani vhodneho zdroje dusiku a karboxylu musi vznikat latka XI. Nicrnene pro llspesne zvladnuti teto reakce bylo nutno pouzit teploty -15 K, COl nebylo experimentalne nejjednodussf. Jako nejvyhcdnejs! zdroj karboxyln se osvedcila kyselina fluorornravenci, ktera vsak diky sve nestabilite musela byt pouzita jen jako vypoctena (ve forme jemne mleteho disku s daty vypoctu metodou CNAO). Ziskana nenasycenti aminokyselina XI byla pote heliovana a synteza byla dokoncena pfesmykem die Drasara (viz dale). Peptidy obsahujici tuto aminokyselinu pfipravene syntezou na pevne plynne fazi (jako nosic byl, pouzit krystalicky polymerni argon) byly testovany v ruznych biologickych testech l 3 , l " . Velmi silna indukce PLB aktivity byla ovefena na chovancich materskych, zvlastnich i vysokych skol".
414
Chemicke fisty
I sxazek 79 (1985)'
Jeden z pfipravcnychianafogubyl s. velkyrrruspeclterrr vyzkousen-bulharskyrni vedci!", ktefi se zabyvalivlivem aikoholu na poruchypallletia modulacl tohotovlivu pornoci analogu vasopressinu. Duvodem tohoto vyzkumu byl pozadavekpraxe.vvychazcjlcf ze zjisteni,·zc·fadalidi trpi u sveho pracovniho stolu diky stressu.zpusobcnemu psychologickym tiakem sefa a cast z nich uliv" alkohol k prevenci .Infarktu myokardu, Pfitom vsak chteji vydavatdobrypracovnfvykoI1.,coz p()zivanfalkohdlri pfinejmensim znesnadfiuje. Na sku pine zdravych dobrovolniku byl studovan vliv porkaninoveho analogu vasoprcssinu a bylo zjisteno, ze tato Iatka urnoziiuje konzumaci aikohoIu, a tudiz psychickou relaxaci bez jinak nevyhnutelne doprovodnych poruch pameti. Zmiiiujerne-li se zde 0 biologickych aktivitach porkanovych sloucenin, nelze z historickeho hlediska oporninout objevny refcrat Simka 15 zabyvajici se Cimrrnanovou universalni medicinou (CUM), ktera vzhledem ke .svym biologickym ucinkum temef jiste obsahovala derivaty porkanu. Vrairne se nyni k jednomu z nejvyznarnnejsich objevu, pravem fazeneho do chemic porkanu, kteryrn je tzv. Drasaruv pfesmyk!" - transmutace pfenosem jednoho clektronu (one electron transfer transmutation, OETT). Princip reakce nejlepe vysvini z nasledujici rovnice: {--., uplnek v
le b." .
•
LJ
+
2Ce
+
X
d
He
aNa povrchu meralickcho Iawrcncia. Ccrstve vytczcnc uhli ncbo alespon raselina. "Podmlnky beznc pfi OETT (viz vyse). d Radn dalslch produktu. b
Schema 5
Tato synteza ovefila, ze nedochazi k intramolekularnimu Ofi'I'T, coz je na jedne srrane skoda (snadna dostupnost organocerovych sloucenin], na druhe strane stesti (snadnd dostupnost ecru pro prumysl kamfnku;do zapalovaeu). Prvnim praktickym
Ne;l1Gvl1j§[ poznatky v cltetnii porkanooych slouienin
415
byla vsakjiadflve zmiiiovana pfiprava porkinu, ktera vsak byla tim, zediheliumporkin XII obsahuje neekvivalentni atomy helia. helium neposkytuje pfi OEIT elektron pro intermolekulami reakci, ale P()'Sk)'tu:ie elektron do kruhu 0, ve kterem pak narusenim kompenzacnf interakce mezi trojvaznym a petivaznym uhlikem dochazi ke vzniku anion-radikalu (viz schema 6). interrnediat'je nutno pro uspesne zavrseni reakce zkladnit a deradikalizovat (tzv. zkorumpovat), coz se s pouzitirn reditelskych fondu podafilo.
NH, COOH
Schema 6
Vetsina vyse uvedenych praci byla pfednesena na specialni nocni sekci konferenci o organicke a bioorganicke chemii mladych vedeckych pracovniku v Bechyni v roce 1980 a 1984. Rozsah tohoto elanku nedovoluje referovat 0 vsech pfednesenych pfispevcich 16 - 21 • lsme vsak pfesvedceni, ze prezentovany pfehled byl pro etenare dostatecne vycerpavajici. DaISi rozmach chemic a biochemic porkanu je zarucen, nebof zastitou teto sfery vyzkumu se stala Evropska rada pro porkanovou chernii (ECPC) zalozcna V Bechyni roku 1984. V soucasne dobe se pripravuje ustavenf svetove rudy (WCPC). Vydavani specializovaneho easopisu rady (W. C. Journal) brani jil' jen nedostatek toaletniho papiru.
Li t cr at u r a
1. Porco A. A., Maladetto B. B.: Porcane - belicv it or not. Atti taliani 39, 151 (956). 2. -ut: Navy typ pffrodnf Idtky, Chemic 9, 459 (1957). 3. -ut v knize: The Book of Abstracts of the Third Conference of Young Scientists on Organic and Bioorganic Chemistry, Bechyne, 1984 (Y. Pouzar and P. Drasar, Eds.). Special section, str.7. 4. Lebl M.: New Type of Vasopressin Analogues Based on Unexpected Amino Acids. Diskusni pfispevek, Bechyne 1984. 5. Black A., Cerny B., Fekete C., Nero D., Nair E., and Schwarz F.: Isolation of Several Exotic Compounds from the Tyburn Tree, citace 3, str. 2. 6. -ut: Diskusni pffspevek k prdci cit. 5., citace 3, str. 4.
416
Chetnicke list)' I snazek 79 (1985)
7. -ut -ut: 0 katcnanu, zastupci noveho typu sloucenin a jeho Chern; Listi49,~· 13 (silvestr 1955), 8 (1955). 8. Domek A., House B., Casa c., Domik D.: Isolation, Identification, and Study of Some Derivatives of Blcyclo/Oj I ,2!pentane from Wood, citace J, str. 4. 9. LebI M.: Imagincgens - Compounds Proposed by da Cimrman and Isolated from Tyburnaceac Plants by Double Reversed HPLC, Diskusni pflspevek, Bechyne 1980. 10. Maloti P.: CD and CNAO Study of Porkanes; Who Will Pay for it?, Diskusni pfispevek, Bechyne 1980. 11. Koroniak H., Milecki J.: Synthesis and Structure of Some Nor-porkanc Derivatives, W. C. Journal, v tisku. 12. Koroniak H., Dolbier W. R.: Synthesis and Thermal Behaviour of Spiro(bicyclo/4.1.0!hept-z-ene-v.f 'ccyclopropane), cilace 3, regular section str. 76. P. Slaninova J.: Pig-like Behaviour Inducing and Inhibiting Compounds; Newest Failures. Diskusni pfispevek, Bechyne, 1984. 14. Ikcnomov-Shishev O. C.: Interaction of a New Vasopressin (AVP) Analogue - 12 porkane AVP - with the Circadian Effect of Alcohol on Memory in Healthy Volunteers - New Possibility to Drink at Work Without Memory Deficit, W. C. Journal, v tisku. 15. Simek P.: Bude odhalenc tajemstvf CUM?, Chemickc Iisty 74, 413 (1980). 16. Drasar P.: New Discoveries in Advanced Pig Chemistry: One Electron Transfer Transmutation (My Own Rearrangement), Dlskusni pflspevek, Bechyne 1984. 17. Macek T.: Use of My Experiences in the Field of Biological and Biotechnological Experiments of the Advanced Type, Diskusni pflspevek, Bechyne 1984. 18. Havlas Z., Kovar J.: How to Calculate Almost Anything, Diskusni pffspevek, Bechyne 1984. 19. Elbert T.: Highly Sensitive (>0.1 ppm) RIA Kit for Determination of Meat in Minced Meat, Diskusni pffspevek, Bechyne 1984. 20. Copocon C. 0.: Porkanes. NMR Study With Zero Field Instrument, Diskusnl pflspevek, Bechyne 1984. 21. Pop L.: New Type of Sex! Attractants Based on Porkane Skeleton and Pig Chemistry, Diskusni pl'Ispevck, Bcchyne 1984.
M. Lehl, P. Drasur, H. Koroniak, J. Milecki and O. C. Ikonomov (European Council of Porkane Chemistry, Fiesninqooo nam. 2, 166/0 Prague 6): The Recent Results in Porkanc Chemistry
Practically all papers dealing with the chemistry and biochemistry of porkanes (derivatives of 1, I,2,2,3-pcnlamethylbicyclo[2,1 ,O]pentane) are reviewed in detail. This review clearly shows that some people are ready to joke about everything.
Nejltovejii poznatky v chemii porkanooyclt slouienin
417
