nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2019-3-2-103-110qqpmkjnbsprot-237Research ArticleПРОБЛЕМЫ СОБЛЮДЕНИЯ КОНВЕНЦИЙ ПО ЗАПРЕЩЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО И БИОЛОГИЧЕСКОГО ОРУЖИЯISSUES OF COMPLIANCE WITH CHEMICAL AND BIOLOGICAL WEAPONS CONVENTIONSСинтез О-тирозинфосфорилированных аддуктов различных производных метилфосфоновой и фосфорной кислот в качестве соединений сравнения для анализа биомедицинских пробSynthesis of O-tyrosine Phosphorylated Adducts of Methylphosphonic and Phosphoric Acid Derivatives as Reference Compounds for the Analysis of Biomedical SamplesКрыловВ. И.KrylovV. I.

Крылов Владислав Игоревич. Научный сотрудник отдела

105005, г. Москва, Бригадирский переулок, д. 13

Vladislav Igorevich Krylov. Researcher of the Department 

Brigadirskii Lane 13, Moscow 105005

27nc_1@mil.ruКрыловИ. И.KrylovI. I.

Крылов Игорь Иванович. Старший научный сотрудник отдела, канд. хим. наук, доцент

105005, г. Москва, Бригадирский переулок, д. 13

Igor Ivanovich Krylov. Senior Researcher of the Department. Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor

Brigadirskii Lane 13, Moscow 105005

ЯшкирВ. А.YashkirV. A.

Яшкир Вадим Анатольевич. Старший научный сотрудник отдела, канд. хим. наук, доцент

105005, г. Москва, Бригадирский переулок, д. 13

Vadim Anatolyevich Yashkir. Senior Researcher of the Department. Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor

Brigadirskii Lane 13, Moscow 105005

РыбальченкоИ. В.RybalchenkoI. V.

Рыбальченко Игорь Владимирович. Ведущий научный сотрудник отдела, доктор хим. наук, профессор 

105005, г. Москва, Бригадирский переулок, д. 13

Igor Vladimirovich Rybalchenko. Leading Researcher of the Department. Doctor of Chemical Sciences, Professor

Brigadirskii Lane 13, Moscow 105005

Федеральное государственное бюджетное учреждение «27 Научный центр» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Establishment «27 Scientific Centre» of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian Federation20191007202332103110Copyright © Крылов В.И., Крылов И.И., Яшкир В.А., Рыбальченко И.В., 20232023Крылов В.И., Крылов И.И., Яшкир В.А., Рыбальченко И.В.Krylov V.I., Krylov I.I., Yashkir V.A., Rybalchenko I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/237

Фосфорорганические отравляющие вещества (ФОВ) включены в 1-й Список Приложения по химикатам Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении (КХО). Для контроля за соблюдением КХО необходимы методы, позволяющие ретроспективно установить факт воздействия ФОВ на людей. Характерными долгоживущими биомаркерами экспонирования к ФОВ являются продукты фосфорилирования тирозина, которые могут образовываться в организме человека при поражении зарином, зоманом, табуном и V-газами американского, российского и китайского производства. Нами разработаны способы синтеза и выделения тирозиновых аддуктов производных метилфосфоновой и фосфорной кислот, используемых в качестве образцов сравнения. Схема синтеза включает последовательную защиту карбоксильной и аминной групп тирозина, его О-фосфорилирование соответствующими алкилфосфонатами и фосфатами, очистка от примесей методом колоночной хроматографии (SiO2, элюент – хлористый метилен/этилацетат 1:1), снятие защитных групп с выделением соответствующих О-фосфорилированных тирозиновых аддуктов. После колоночной хроматографии выделены продукты с чистотой более 90 %, что позволило вовлекать их в дальнейшие превращения с использованием катализатора без угрозы его «отравления». Бензили карбоксибензильную защиту фосфорилированных L-тирозинов (12–17) снимали с помощью каталитического гидрирования молекулярным водородом при атмосферном давлении. Целевые аддукты фосфорилирующих реагентов и L-тирозина были получены с выходами 63–82 % в виде кристаллических белых веществ, легко растворимых в воде и этаноле, плохо – в хлористом метилене и ацетонитриле.

Organophosphorus chemical agents are included in the 1st List of the Annex on Chemicals of the Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on Their Destruction (Chemical Weapons Convention, CWC). For the purposes of verification of compliance with the provisions of the CWC, special methods, which are considered the most informative at determining the retrospective effects of organophosphorus toxicants on the body, are necessary. Typical long-lived biomarkers of organophosphate toxic agents are tyrosine phosphorylation products, the presence of which in biomedical samples clearly indicates the exposure to sarin, soman, tabun and V-series agents. We have elaborated methods for the synthesis and isolation of tyrosine adducts derivatives of methylphosphonic and phosphoric acids, used as reference samples. The synthesis scheme included the consecutive protection of carboxyl and amino groups of tyrosine, its O-phosphorylation by the corresponding alkylphosphonates and phosphates, the removal of protective groups with the release of corresponding O-phosphorylated tyrosine adducts. Their purification from impurities was carried out, using column chromatography (SiO2, eluent: dichloromethane/ethyl acetate 1:1). The purity of the obtained products was more than 90 %, so it was possible to involve them in further transformations with the use of catalyst without the threat of its «poisoning». Benzyl and carboxybenzyl protection of phosphorylated L-tyrosines (12–17) was removed by means of catalytic hydrogenation by molecular hydrogen under atmospheric pressure. Target adducts of phosphorylated reagents and L-tyrosin were obtained (63–82 %) in form of crystal white substances, readily soluble in water and ethanol, and poorly – in dichloromethane and acetonitrile.

аддуктбиомаркерколоночная хроматографиясинтезтирозинфосфорилированиефосфорорганические отравляющие веществаЯМР спектроскопияadductbiomarkercolumn chromatographysynthesistyrosinephosphorylationorganophosphorus nerve agentsNMR spectroscopyReferencesБерзин И.А., Романов В.С., Савельева Е.И. и др. Определение метаболитов фосфорорганических отравляющих веществ в биомедицинских пробах с использованием твердофазной экстракции // Российский биомедицинский журнал. 2009. Т. 10. С. 44.Berzin I.A., Romanov V.S., Savelyeva Ye.I. et al. Detection of organophosphorus poisonous substances metabolites in biomedical samples by solid-phase extraction // Russian Biomedical Journal. 2009. V. 10. P. 44 (in Russian).Black R.M., Clarke R., Read R.W. et al. Application of gas-chromatography mass-spectrometry and the gaschromatography-tandem mass spectrometry to the analysis of chemical warfare samples, found to contain residues of the nerve agent sarin, sulphur mustard and their degradation products // J. Chromatogr. A. 1994. V. 662. № 2. P. 301–321.Black R.M., Clarke R., Read R.W. et al. Application of gas-chromatography mass-spectrometry and the gaschromatography-tandem mass spectrometry to the analysis of chemical warfare samples, found to contain residues of the nerve agent sarin, sulphur mustard and their degradation products // J. Chromatogr. A. 1994. V. 662. № 2. P. 301–321.Родин И.А., Браун А.В., Ставрианиди А.Н. и др. Обнаружение маркеров нервно-паралитических веществ методом ультра-высокоэффективной жидкостной хроматографии-тандемной спектрометрии // Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 3. С. 254.Rodin I.A., Braun A.V., Stavrianidi A.N. et al. Detection of nerve agents markers by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry // Analytics and control. 2012. V. 16. № 3. P. 254 (in Russian).Sato A., Yoshida M., Hara S. Primary amino acid lithium salt as a catalyst for asymmetric Michael addition of isobutyraldehyde with beta-nitroalkenes // Chem. Commun. (Camb.) 2008. № 46. P. 6242–6244.Atsushi Sato, Masanori Yoshida, Shoji Hara. Primary amino acid lithium salt as a catalyst for asymmetric Michael addition of isobutyraldehyde with b-nitroalkenes // Chem. Comm. 2008. P. 6242–6244.Hiroyuki Nakamura, Masaru Fujiwara, Yoshinori Yamamoto. A concise synthesis of enantiomerically pure L-(4-Boronophenyl)alanine from L-tyrosine // J. Org. Chem. 1998. V. 63. P. 7529–7530.Hiroyuki Nakamura, Masaru Fujiwara, Yoshinori Yamamoto. A concise synthesis of enantiomerically pure L-(4-Boronophenyl)alanine from L-tyrosine // J. Org. Chem. 1998. V. 63. P. 7529–7530.Hutton C.A., Skaff O. A convenient preparation of dityrosine via Miyaura borylation-Suzuki coupling of iodotyrosine derivates // Tetrahedron Let. 2003. V. 44. P. 4895– 4898.Hutton C.A., Skaff O. A convenient preparation of dityrosine via Miyaura borylation-Suzuki coupling of iodotyrosine derivates // Tetrahedron letters. 2003. V. 44. P. 4895–4898.Williams N.H., Harrison J.M.,•Read R.W. et al. Phosphylated tyrosine in albumin as a biomarker of exposure to organophosphorus nerve agents // Arch. Toxicology. 2007. V. 81. P. 627–639.Williams N.H., Harrison J.M., Read R.W. et al. Phosphylated tyrosine in albumin as a biomarker of exposure to organophosphorus nerve agents // Arch. Toxicology. 2007. V. 81. P. 627–639.Bryant P.J.R., Ford-Moore A.H., Perry B.J. et al. The preparation and physical properties of isopropyl methylphosphonofluoridate (Sarin) // J. Chem. Soc. 1960. P. 1553–1555.Bryant P.J.R., Ford-Moore A.H., Perry B.J. et al. The preparation and physical properties of isopropyl methylphosphonofluoridate (Sarin) // J. Chem. Soc. 1960. P. 1553–1555.Briseno-Roa L., Hill J., Notman S. et al. Analogues with fluorescent leaving groups for screening and selection of enzymes that efficiently hydrolyze organophosphorus nerve agents // J. Med. Chem. 2006. V. 49. P. 246–255.Briseno-Roa L., Hill J., Notman S. et al. Analogues with fluorescent leaving groups for screening and selection of enzymes that efficiently hydrolyze organophosphorus nerve agents // J. Med. Chem. 2006. V. 49. P. 246–255.Jalalifar M., Javidan A., Khalikov Sh. Synthesis of ethyl and phenyl amido(ethoxyphenylalaninyl)phosphate compounds // Asian. J. Chem. 2012. V. 4. P. 1097–1100.Jalalifar M., Javidan A., Khalikov Sh. Synthesis of ethyl and phenyl amido(ethoxyphenylalaninyl)phosphate compounds // Asian J. Chem. 2012. V. 24. P. 1097–1100.Kruithof C.A., Dijkstra H.P., Lutz M. et al. Nontethered organometallic phosphonate inhibitors for lipase inhibition: positioning of the metal center in the active site of cutinase // Eur. J. Inorg. Chem. 2008. P. 4425–4432.Kruithof C.A., Dijkstra H.P., Lutz M. et al. Nontethered organometallic phosphonate inhibitors for lipase inhibition: positioning of the metal center in the active site of cutinase // Eur. J. Inorg. Chem. 2008. P. 4425–4432.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.