Vargha László szénhidrátkémiai munkássága
Vargha László 1926-ban a Pázmány Péter Tudományegyetemen Pacsu Jenőnél készitette doktori értekezésé és az ő ajánlására került a Műegyetemre, Zemplén Géza professzorhoz mint u.n. magánasszisztens. Zemplén a fiatal és tehetséges Varghát hozzásegítette egy állami ösztön-díjhoz, melynek segítségével 2 évet töltött el Berlinben Ohle laboratóriumában, aki Emil Fischer utódaként szénhidrátkémiával foglalkozott. Így került Vargha kapcsolatba a szénhidrátkémiával és ez egy életre szóló szerelem maradt. Az ott elvégzett kutatások közül csak egy eredményt szeretnék részletesebben bemutatni, amelynek bizonyos fokig tudománytörténeti érdekessége is van (1 ábra). Vargha az ismert szerkezetű 1,2-monoaceton-glükózt kezelte a Freudenberg által a szénhidrátkémiába néhány évvel korábban bevezetett tozilkloriddal és megállapította, hogy a reakciókörülmények változtatásával egy mono- ill ditozil észtert sikerült előállítania. Akkoriban a vegyületek szerkezetét (a tozilcsoportok helyét) kizárólag kémiai reakcióik segítségével lehetett bizonyítani, ezért mindkét vegyületet “Zemplén szerint” metanolban, Na-metiláttal kezelte. Méghozzá természetesen több, mint egy ekvivalens Na-metiláttal, amikor toluol szulfonsav kihasadásával mindkét észterből egy-egy anhidro származék keletkezett. A kettő eltérő szerkezetét azzal bizonyította, hogy a monoészterből keletkező, szabad hidroxilt tartalmazó epoxidot újra tozilezte, és így két azonos összetételű, de eltérő szerkezetű anyaghoz jutott. Egyébként az epoxi vegyület erélyes lúgos hidrolízisekor két izomer monoaceton származékot izolált, amelyek közül az egyik azonos volt a kiindulási glükóz származékkal, míg a másik L-idóz szerkezetűnek bizonyult. Ezt később, az előbbi vegyület egyértelmű kémiai konverziójával be is bizonyította. A munka tudománytörténeti jelentősége az, hogy akkoriban még nem volt tisztázva a “Zemplén féle dezacilezés” lényege, azaz hogy egy katalitikus mennyiségű Na-metilát hatására végbemenő átészterezésről van szó (ezt Zemplén csak sokkal később Gerecs társszerzőségével bizonyította), hanem minden Na-metilát hatására végbemenő reakciót “Zemplén reakciónak” neveztek. Teljesen nyilvánvaló, hogy a jelen reakcióban a Na-metilát kizárólag a savmegkötő szerepét töltötte be, tehát alapjábanvéve tévesen kapta a “Zemplén” elnevezést.
1. ábra
Berlinből való hazatérése után szembe találta magát az akkori dekonjunktúra okozta állástalanság problémájával, és ennek következtében éveken át csak szerény ösztöndíjak segítségével tudta magát fenntartani, ami egyben gyakori munkahely változtatással is járt. Így először Szegeden Szent-Györgyi Albert mellett dolgozott, ahol bekapcsolódott a C-vitamin kutatásába. Abban az időben ugyanis változatlanul heves vita tárgya volt, hogy az aszkorbinsav maga a C-vitamin, vagy a biológiai hatásért csak annak egy esetleges szennyeződése a felelős. Ennek a problémának a tisztázására Vargha elkészítette az aszkorbinsav kristályos izopropilidén származékát, majd azt átkristályosítva, hidrolízis után visszanyerte a kiindulási vegyületet, amely változatlanul mutatta a biológiai aktivitást. Ezzel tehát ki lehetett zárni az esetleges szennyező jelenlétét. Az akkor még ismeretlen szerkezetű aszkorbinsav szerkezet-felderítéséhez azzal is hozzájárult, hogy elkészítette annak tritil származékát, bizonyítva ezzel egy primer hidroxilcsoport jelenlétét.
2. ábra
A következő ösztöndíj a Tihanyi Biológiai Intézetbe szólt, ahol a viszonylag szerény lehetőségekhez képest igen figyelemreméltó eredményeket ért el a szénhidrátkémia területén (2. ábra). Az ugyan már ismert volt, hogy a glükóz aceton és kénsav hatására egy monoaceton származékon keresztül egy diaceton származékká alakul, de az előbbi vegyületet csak úgy lehet viszonylag elfogadható termeléssel előállítani, ha a végterméket utólag parciálisan hidrolizálják. Vargha ötlete volt, hogy a piranóz-furanóz egyensúlyt megpróbálta bórsav jelenlétében “befagyasztani” és így eljutni a kívánt monoaceton származékhoz. Ez teljes sikerrel járt, hiszen a közbenső termékként keletkező bórsav észter metanollal könnyen elbontható a kívánt vegyületté. A módszer további előnye, hogy a bórsavészterben csak a primer hidroxilcsoport szabad, így igen jó hozammal elkészíthetők belőle a 6-helyzetben szelektíven szubsztituált származékok. A bórsavas módszert egyébként pl. a D-mannitra is ki tudta terjeszteni, mely kénsav jelenlétében kizárólag az 1,2:5,6-diaceton származékot adja, míg bórsav jelenlétében kényelmesen elkészíthető belőle a megfelelő monoizopropilidén származék.
3. ábra
A következő két évet Vargha ismét Szegeden töltötte, ezúttal a Szerves Kémiai Intézetben Széki professzor mellett, ahol folytathatta szénhidrátkémiai tárgyú kutatásait. Ezek eredményeként 1935-ben egyetemi magántanárrá habilitálták.
4. ábra
A szénhidrátkémiat azonban a következő években átmenetileg nem tudta művelni, mivel, amint azt az előbbi előadásból hallhatták, más, fontos feladatokat kellett megoldani Végül a háború után Budapestre az akkor újonnan alapított Gyógyszeripari Kutatóintézetbe került, mint osztályvezető, majd 1956-ban átvette az intézet irányítását. A kutatás iránti töretlen lelkesedésére jellemző, hogy már 1 évvel az intézetbe való belépése után benyújtotta első szabadalmát, amelyik a C-vitamin előállításával foglalkozott. Ami az intézetben folytatott szénhidrátkémiai kutatást illeti elsősorban a rákellenes hatású gyógyszereket kell megemlítenünk, mivel ezen a területen érte el Vargha professzor úr legnagyobb sikerét. Ehhez röviden át kell tekintenünk a biológiai alkilezőszerek csoportjába tartozó N-mustár származékok történetét (3.ábra) Magáról a N-mustárról a háború után vált ismeretessé, hogy toxikus hatását a sejtosztódás gátlásán keresztül fejti ki, és feltételezték, hogy semleges közegben egy etilénimin származékká alakul, mely erélyes alkilezőszer. A vegyület toxicitásának a csökkentését a nitrogén bázicitásának a csökkentésével kívánták elérni igy aztán előállították annak N-oxidját, mely Mitomen névvel klinikára is került. Néhány évvel később (1950) a textiliparban használt trietilénmelaminról is kimutatták, hogy gátolja a sejtosztódást ami alátámasztotta az etilénimin közbenső termék teóriáját. A N-mustár reaktivitását végül Angliában a Chester Beatty kutató-intézetben Haddow és munkatársainak sikerült azzal lecsökkenteni, hogy aromás szubsztituenst kapcsoltak a N-hez, és így előbb a Chlorambucilt, majd a Melphalam nevű gyógyszert hozták forgalomba, mely utóbbiban egy természetes aminosavat a fenilalanint használtak hordozóként. Ez adta az ötletet Vargha Lászlónak, hogy a természetes anyagok közül a cukrokat ill. cukoralkoholokat is fel lehetne használni hordozóként, hiszen a sok hidroxilcsoport biztosíthatja a vegyületek gyors felszívó-dását. Eredetileg egy bisz-etilénimin származékot kívánt előállítani (4. ábra) és ehhez a mannitból nyerhető diepoxi származékot választotta, amelyre etilénimint addicionáltatott. Amikor azonban az izopropilidén védőcsoportot sósavval eltávolította a molekuláról az etilénimin gyűrűk is felnyíltak és egy kristályos bisz-klóretilamino származék sójához jutott. A szerkezetbizonyítás céljából egy ettől független szintézisúton is előállította a vegyületet, amely a biológiai vizsgálatok szerint kiváló citosztatikus hatással rendelkezett. Mivel toxicitása elenyésző volt, Degranol név alatt forgalomba is került (5. ábra), mint rákellenes gyógyszer és különösen a lymphoid leukémiák kezelésénél vált be. Hogy a Degranol, amelyet a Chinoin hozott forgalomba nem lett világsiker az akkori gazdaságpolitikai rendszer egyik súlyos mulasztása volt. Mindenesetre a Degranol biológiai hatásán felbuzdulva egy nagyarányú kutatómunka vette kezdetét, melynek során tisztázták a hatás és szerkezet közötti összefüggéseket, beleértve a királis centrumok szerepét is. Csak néhány kiragadott példa az elért eredményekből (6. ábra). A Bróm-degranol ugyanolyan hatásos volt, mint az eredeti klór vegyület, míg a megfelelő meziloxi származék biológiai spektruma eltolódott myeloid irányba. Érdemes megemlíteni, hogy amíg a Degranol sorban a szénlánc rövidítése a hatás erőteljes csökkenéséhez vezetett, addig a meziloxi származéknál éppen az eritrit származék volt a leghatásosabb és ezért azt a Richter Gedeon Gyógyszergyár Lycurim névvel forgalomba is hozta.
 |
 |
|
|
|
A biológiai alkilezőszerek egy másik csoportját azok a vegyületek képezték, amelyekben az alkilező csoport közvetlenül a cukoralkohol szénláncához kapcsolódott. Ezek előfutára az 1,4-dimeziloxi-bután volt (7. ábra), amelyet Angliában állítottak elő és Myleran névvel forgalomba is hoztak. Az ennek megfelelő D-mannit származék egyidőben készült el a GYKI-ben ill a Chester Beattyben. A vegyület a klinikai vizsgálatok során rendkívül hatásosnak bizonyult, de relatív instabilitása miatt végül is a Chinoin elállt a gyártásától. Tette ezt annál is inkább, mert időközben a Degranol gyártásának egyik közbenső termékéről a dibróm-mannitról is kiderült, hogy kiváló biológiai alkilezőszer, íigy Myelobromol névvel piacra is került. Feltételezték, hogy mindkét vegyület a megfelelő terminális diepoxidon keresztül fejti ki nagyon hasonló biológiai hatását. Ezt a vegyületet azonban csak sokkal később sikerült előállítani, és bár 50 szer aktívabb anyagnak bizonyult, toxicitása ennél nagyobb mértékben emelkedett, tehát nem biztos, hogy ez az aktív metabolit. Időközben a mezil csoportok számának a növelésével egy újabb citosztatikumot tudtak kifejleszteni, amelyiket az Egis gyógyszergyár Zytostop néven hozott forgalomba. Ennél a vegyületnél viszont sikerült az aktív metabolitot izolálni, amelyik valóban a megfelelő diepoxidnak bizonyult.
7. ábra
A biológiai alkilezőszereken túlmenően azonban többek között a nukleozid antimetabolitokra (8. ábra) is kiterjesztette Vargha professzor úr a kutatásait. Elgondolása az volt, hogy egy 2-klór-2-dezoxi-nukleozidot kellene előállítani, mivel a kettes helyzetnek kitüntetett szerepe van, hiszen az oda bevitt elektronszívó szubsztituens megzavarhatja a nukleozid bázis elektronszerkezetét, amely a dupla helix kialakulásának egyik kulcsa. Az első származék, amelyet sikerült egy sok-lépéses szintézissel előállítani a 2-klór-arabinozil-adenin volt, amelynek biológiai hatása elmaradt ugyan a várakozástól, de a klóratom reduktív eliminációjával egy új utat nyitott meg a biológiailag fontos 2-dezoxi-adenozid szintéziséhez. Egyébként ezt a munkát ismertette Vargha László az akadémiai székfoglaló előadásában. A klór-vegyületből bázissal elő tudta állítani a megfelelő epoxi vegyületet is, de ennek a reakciónak a jelentőségére csak halála évében derült fény, mert ezen az úton a megfelelő 2-klór-arabi-nozil-citidinből el lehetett jutni a megfelelő epoxidon keresztül a 2,2’-anhidro-vegyü-lethez, melyet időközben Cyclocyitidin név alatt külföldön forgalomba is hoztak mint rákellenes gyógyszert.
8. ábra
A kísérleti kutatómunka iránti érdeklődése, mondhatom nyugodtan olthatatlan szenvedélye még akkor is működött, amikor igazgatóként számtalan más problémával konfrontálódott. Ha tehette, naponta bejárt a laborba és érdeklődött a legújabb eredmények után. Sőt, olykor-olykor ha tehette, még a preparativ munkától sem riadt vissza. Hadd mutassak egyetlen példát. 1966-ban véletlenül egy új, ismeretlen szerkezetű dianhidro-hexitet izoláltunk. Mielőtt befejezhettem volna a vegyület szerkezet-bizonyítását Angliába utaztam egy egy-éves ösztöndíjjal. Vargha professzor urat azonban annyira izgatta a probléma, hogy folytatta a kísérleteket, és az eredményeket saját kezűleg jegyezte fel az én munkanaplómba (9. ábra). Pedig akkoriban már tüdőtágulása eléggé előrehaladott állapota miatt komoly légzési nehézségei voltak. Egy vérbeli kutató számára azonban - mint amilyen ő is volt - a kutatás izgalma és a szénhidrátkémia szeretete erősebbnek bizonyul a betegségnél és segítette leküzdeni a test gyengeségeit. Hát ilyen ember volt Vargha prof, az én közvetlen főnököm.
9.ábra