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Chemistry

对映草非活化氮丙啶的制备及比咪咪唑B、D和 表皮异毒羯碱的合成

Published: June 13, 2022 doi: 10.3791/63705
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemistry, Hankuk University of Foreign Studies

Summary

在这项研究中，我们制备了两种对映体-2-羧酸盐，用于生物碱的不对称合成，包括比咪胺B和D，以及（-）-表皮异毒羯碱。

Abstract

含氮杂环氮丙啶在合成上对于制备氮杂环和非环分子非常有价值。然而，大规模地制造光学纯形式的氮丙啶以应用氮杂化合物的不对称合成是非常困难和费力的。幸运的是，我们成功地实现了对映异构体（2R）-和（2S）-氮丙啶-2-羧酸盐，环氮上具有α-甲基苄基的电子供体作为非活化的氮丙啶。这些起始氮丙啶具有两个不同的官能团 - 高反应性的三元环和多功能羧酸盐。它们适用于阿齐啶的开环或环转化，以及羧酸盐对其他物的官能团转化。这两种对映异构体都以不对称的方式用于制备生物学上重要的氨基无环和/或氮杂环化合物。具体而言，本报告描述了5，6-二氢尿嘧啶型海洋天然产物比咪酰胺B和D的对映异构体的首次权宜之计不对称合成作为潜在的TGF-β抑制剂。该合成包括氮丙啶-2-羧酸酯的管状和立体选择性开环反应以及随后形成4-氨基四氢嘧啶-2，4-二酮。该协议中的另一个例子涉及氮丙啶-2-羧酸酯和硅基烯醇醚的高度立体选择性Mukaiyama反应，在分子内齐啶环开口之后，提供容易和容易地获得（-）-表皮异毒羯碱。

Introduction

由环丙烷，环氧乙烷和氮丙啶组成的小环存在于各种化合物中，例如天然产物和药物1，2。它们主要用作利用其环应变的起始材料。在三环化合物中，由于丙啶的不稳定性和不可控的反应性，对阿齐啶的研究较少3.如静电势图（图1）所示，连接到氮丙啶环氮的基团，无论是电子供电子还是电子吸引，都使氮的碱度不同。这种差异与相应氮丙啶的反应性和选择性形成了鲜明的对比。

Figure 1
图1：“活化”和“非活化”氮丙啶的化学结构和它们代表性实例N-甲基氮丙啶和N-乙酰氮丙啶4的静电电位图。 这个数字是在Ranjith等人的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

当环氮具有吸电子基团时，例如磺酸盐，膦酸盐和氨基甲酸酯，我们称之为“活化”的氮丙啶。这很容易与亲核试剂反应，以补偿其不稳定性，而区域化学范围有限。这些活化的氮丙啶是通过各种催化方法制备的，并用作原料。最近的许多阿齐啶化学都涉及这些活化的阿齐啶。然而，活化的氮丙啶由于其不稳定性和环开口的反应范围有限而受到某些限制。另一方面，在称为“非活化”4的环氮中，含有供电子取代基的氮丙啶，如烷基或取代的烷基，在大多数情况下相对稳定，可以长时间留在工作台上而不会有明显的分解。非活化叠氮啶的亲核开环反应 通过 叠氮啶离子的形成发生。阿齐啶开环和环转化的大多数反应以高度区域化学的方式进行。然而，很少有文献报道讨论制备光学纯的非活化氮丙啶，其取代基位于C2或C3位5，6。

本文展示了由2，3-二溴丙酸和（1 R）-苯乙胺反应制备成功制备含α甲基苄基的手性氮丙啶-2-羧酸酯衍生物，特别是（-）-薄荷醇（1R）-苯乙啶-2-羧酸酯作为其对映异构体的混合物。从这种非对映异构体混合物中，通过从MeOH和正戊烷在数百公斤尺度上的选择性重结晶，以光学纯形式获得对映体（1R）-苯乙基-（2R）-和（2S）-氮丙啶-2-羧酸酯（图1）7。这些（-）-薄荷醇酯可以在镁或碳酸钾7存在下通过酯交换容易地转化为它们的乙基或甲基酯。这些化合物也可以在实验室规模上由烷基2，3-二溴丙酸酯或α-酮酯的乙烯基三氟甲磺酸酯与手性2-苯基乙胺的反应轻松制备，然后使用简单的闪速柱色谱8分离非对映异构体混合物。

一旦我们有了对映卤手性氮丙啶-2-羧酸酯，我们就可以基于羧酸盐的官能团转化和高区域选择性的氮丙啶环开口反应6，9，10合成各种环状和非环状含氮生物重要的靶分子。首次采用权宜之计不对称合成5， 6-二氢尿嘧啶型海洋天然产物比咪酰胺B和D的对映异构体作为潜在的TGF-β抑制剂11，12.其次，在ZnCl 2存在下，通过螯合控制过渡态，通过光学纯的1-（1-苯基乙基）-氮丙啶-2-甲醛与各种烯醇硅烷反应，在高收率（>82%）和几乎完美的立体选择性（98：2 dr）下，实现了对β-（叠氮嘧啶-2-基 β）-羟基酮的对映选择性合成。这些用于表皮异毒羯碱生物碱13，14，15的不对称合成。

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Protocol

1.手性氮丙啶（-）-薄荷醇酯衍生物的非对映异构体混合物的合成（1）

  1. 在氮气（N 2）气氛下，将2，3-二溴丙烷（-）-薄荷醇酯1a（5.0克，13.58毫升，1.0当量）和磁力搅拌棒加入烘干的250毫升双颈圆底烧瓶中。
  2. 使用气密注射器将无水乙腈（60mL）加入反应瓶中。
  3. 然后使用冰浴将反应混合物在0°C下冷却，并将反应混合物搅拌5分钟。
  4. 在相同温度下将碳酸钾（5.6g，40.74mM，3.0等值）加入反应混合物中，并使其搅拌30分钟。
  5. 在室温（RT）下滴加（2 R）-苯乙胺（2.0毫升，16.29nM，1.2等价物），并使反应混合物搅拌12小时。
  6. 使用9：1 v / v己烷：乙酸乙酯（EtOAc;Rf = 0.4） 作为淋洗液。
  7. 反应完成后，在滤纸上过滤混合物（孔径70毫米）。
  8. 然后，将水（30 mL）加入有机滤液中，并使用分离漏斗用Et2O（2×50 mL）提取有机层两次。
  9. 干燥超过7.5克无水Na2SO4 的组合有机提取物，并使用旋转蒸发器 真空 浓缩（<15毫巴）。
    注意：现在得到含有（R，2 S，5 R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮杂胺-2-羧酸酯和（S）-（1R，2 S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（4.1克，90%）的两种异构体的对映异构体唾液氮丙啶的粗混合物。
  10. 通过选择性结晶法分离手性氮丙啶（R）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基 1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）
    1. 加入8.7g手性氮丙啶（-）-薄荷醇酯 1 衍生物的粗混合物，并溶于70mL甲醇中，进入烘干的250mL单颈圆底烧瓶中。
    2. 现在使用热水浴将反应混合物加热至70°C，然后将反应混合物冷却至-10°C直至形成固体晶体。
    3. 在滤纸（孔径70毫米）上过滤固体化合物，得到2.2克（R）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）酯。
    4. 使用旋转蒸发 器真空（ <15毫巴）再次浓缩滤液溶液，将50mL乙醇溶解在剩余的反应混合物中并在-10°C下重结晶，得到1.2g（R）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）。
    5. 此时，以与甲醇相同的方式使用其他醇乙醇。
    6. 重结晶后，再次过滤滤纸（孔径70毫米），使用旋转蒸发器将剩余的粗5.3克滤液溶液完全 真空 （<15 mbar）浓缩，并加入50毫升戊烷烃溶剂。
    7. 将剩余的反应溶液保持在-15°C。
      注：现在得到近1.9克（S）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（3）的固体化合物。
    8. 获得晶体后，使用旋转蒸发器再次 真空 （<15 mbar）浓缩溶液，并将其溶解在30 mL戊烷烃溶剂中。
    9. 在-15°C下再次重结晶，得到0.8克（S）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2'）。
  11. 获得 1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸乙酯 （3）
    1. 在氮气（N 2）气氛下，将（R）-（1R，2 S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）（0.167克，0.57毫升）和磁力搅拌棒加入烘干的25毫升双颈圆底烧瓶中。
    2. 使用密闭注射器向反应瓶中加入1.8 mL乙醇，并在室温下搅拌。
    3. 然后加入碳酸钾（0.40克，20.28毫摩尔，4.0当量）并在室温下搅拌2天。
    4. 使用薄层色谱法监测反应过程（淋洗液，8：2 v / v，己烷：乙酸乙酯（EtOAc），Rf = 0.6）。
    5. 反应完成后，在滤纸上过滤混合物（孔径70mm），然后将水（5mL）加入有机滤液中，并使用分离漏斗用CH2Cl2 （2×15 mL）两次提取有机层。
    6. 干燥超过3.0克无水Na2SO4 的组合有机提取物，并使用旋转蒸发器 真空 浓缩（<15毫巴）。
    7. 在硅胶（70-230目）上用正相柱层析纯化粗产物，得到纯产物（R）-乙基1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（3）（950mg，88%）。Rf （30% 环氧乙烷/己烷 = 0.50）。

2. 通过叠氮化物亲核试剂进行区域和立体选择性氮丙啶环开口，用于双乙酰胺B和双乙酰胺D的总合成

  1. 2-叠氮基-3-（R）-1-苯基乙基氨基丙酸乙酯的合成
    1. 将手性（S）-乙基1-（（R）-1-苯乙基-2-羧酸（4）和磁性搅拌棒（4）转移到烤箱干燥的50mL双颈圆底烧瓶中（500mg，2.20mM，1.0当量）。
    2. 向反应混合物中加入50%乙醇水溶液（15mL）。
    3. 将反应混合物在0°C下冷却，滴加浓硫酸（36N）以保持接近pH 4.0，搅拌5分钟。
    4. 在0°C下加入叠氮化钠（370mg，5.70mM，2.5等价物），并让反应混合物在相同温度下搅拌10分钟，然后在室温下加热。
    5. 然后，在相同的室温下加入AlCl3∙6H2O（55mg，0.22mM，0.1等价物）作为催化剂，并允许再搅拌3小时。
    6. 使用薄层色谱法监测反应过程（淋洗液，6：4 v / v，己烷：乙酸乙酯（EtOAc），Rf = 0.2）。
    7. 用两份20毫升饱和的NaHCO3淬灭反应混合物。
    8. 然后用乙醇（2 x 10 mL）在硅藻土垫上过滤粗混合物。
    9. 使用旋转蒸发器 真空 （<15 mbar）浓缩反应混合物。
    10. 使用分离漏斗用CH2Cl2 （2 x 50 mL）提取有机层两次。
    11. 然后将组合的有机层干燥在5.0克无水Na2SO4 上5分钟。
    12. 使用旋转蒸发器 真空 （<15 mbar）浓缩粗有机层，以获得粗叠氮化物产品。
    13. 用硅胶（70-230目）用正相柱层析纯化粗产物，用40%的EtOAc/己烷（Rf = 0.20）洗脱，得到490mg（90%产率）的（R）-乙基2-叠氮基-3-（（R）-1-苯乙基）氨基）丙酸酯（5）作为粘稠液体。
  2. 3-（R）-3-甲基-2，4-二氧代-1-苯基乙基六氢嘧啶-5-氨基）-3-氧代丙基氨基甲酸酯的合成 （7）
    1. 将150mg手性（R）-5-氨基-3-甲基-1-（R）-1-苯乙基）二氢嘧啶-2，4（1H，3H）-二酮（6）（150mg，0.60mM，1.0等价物）和磁性搅拌棒转移到N2 气氛下烘干的25mL双颈圆底烧瓶中。
    2. 使用密闭注射器将干燥的CH2 Cl 2（15.0 mL）加入反应瓶中。
    3. 然后使用冰浴将反应混合物在0°C下冷却，并将反应混合物搅拌5分钟。
    4. 在0°C下加入Fmoc-β-丙氨酸（377毫克，1.20毫升，2.0当量）和DIPEA（0.67毫升，3.64毫升，6.0等价物），搅拌5分钟。
    5. 在0°C下向反应混合物中加入EDCI（347毫克，1.82毫米，3.0当量）和HOBt（165毫克，1.21毫米，2.0当量），并在相同温度下搅拌10分钟。
    6. 将反应混合物保持在室温下，再搅拌8小时。
    7. 使用薄层色谱法（2：8 v / v，己烷：乙酸乙酯（EtOAc），Rf = 0.4）作为淋洗液来监测反应过程。
    8. 用水（10毫升）淬灭反应混合物。
    9. 用盐水（15 mL）洗涤组合的有机层，然后使用分离漏斗用CH2Cl2 （2 x 20 mL）提取有机层两次。
    10. 然后将组合的有机层干燥超过5.0g无水Na2SO4 5分钟，并使用旋转蒸发器将其 真空 （<15 mbar）浓缩。
    11. 用硅胶（70-230目）用正相柱层析纯化粗产物，用80%EtOAc /己烷（Rf = 0.40）洗脱，得到295mg的（7）（90%收率）。

3. 立体选择性木海山醛与手性氮丙啶-2-甲醛的反应及其通过内部羟基亲核试剂打开的雷焦和立体选择性氮丙啶环开口，用于（-）- 表皮-索羯碱的总合成 （17）

  1. 4-羟基-4-1-苯基乙基-2-丁烷的合成 （12）
    1. 在N2气氛下，将（R）-1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-甲醛（10）（140毫克，0.8毫升，1.0当量）和磁力搅拌棒转移到烤箱干燥的25毫升双颈圆底烧瓶中。
    2. 使用气密注射器将干燥的CH3CN（4.0mL）加入反应瓶中。
    3. 然后使用冰丙酮浴将反应混合物冷却至-20°C，并将反应混合物搅拌5分钟。
    4. 在-20 °C下向反应混合物中加入无水ZnCl 2（108mg，0.8mM，1.0等价物），并搅拌5分钟。
    5. 然后滴加三甲基（丙-1-烯-2-基氧基）硅烷（11）（104mg，0.8mM，1.0等值）溶解在-20°C下的反应混合物中，使反应混合物在相同温度下搅拌1小时。
    6. 使用薄层色谱法监测反应过程，使用8：2 v / v己烷：乙酸乙酯（EtOAc），Rf = 0.2）作为淋洗液。
    7. 用饱和的 NaHCO3 （4 mL） 淬灭反应混合物。
    8. 使用分离漏斗用EtOAc（2 x 15 mL）提取有机层两次。
    9. 用3.0克无水Na2SO4 干燥组合的有机层，并使用旋转蒸发器将其 真空 （<15毫巴）浓缩。
    10. 用硅胶（70-230目）用正相柱层析纯化粗产物，用80%的EtOAc/己烷洗脱（Rf = 0.20），得到58mg（S）-4-羟基-4-（（R）-1-（R）-1-苯乙基）叠氮丁-2-基）丁烷-2-酮）（12）（85%产率）。
  2. 1-苯乙胺的合成
    1. 将（S）-4-（叔丁基二甲基硅氧基）-4-（R）-1-（R）-1-苯乙基）叠氮基丁-2-基）丁烷-2-酮（400毫克，1.15毫米，1.0当量）和磁性搅拌棒在N2 气氛下烘干的25毫升双颈圆底烧瓶中。
    2. 使用气密注射器将无水THF（50mL）加入反应瓶中。
    3. 使用干冰丙酮浴将反应混合物在-78°C下冷却，并搅拌5分钟。
    4. 然后加入三仲丁基硼氢化锂（L-选择剂）（THF中的1M溶液）（2.3mL，2.0等价物）滴入-78°C的反应混合物中，并再次搅拌25分钟。
    5. 将反应混合物加热至室温，搅拌8小时。
    6. 使用30%环氧乙烷/己烷（Rf = 0.40）作为淋洗液，通过TLC监测反应的进度。
    7. 在完全消耗化合物13后，用0.1M的NaOH（5mL）淬灭反应混合物。
    8. 用环氧乙烷（3 x 15毫升）提取有机层，然后用盐水（15毫升）洗涤。
    9. 干燥3.0克无水Na2SO4 的有机层，并使用旋转蒸发器 真空 浓缩（<15毫巴）。
    10. 在硅胶上用正相柱层析纯化粗产物（70-230目，淋洗液，8∶2 v/v，己烷：乙酸乙酯（EtOAc），Rf = 0.2），得到纯化合物（15）（382mg，95%收率）。
  3. （-）-表皮异毒蕈碱碘化物的合成 （17）
    1. 将化合物 16 （20mg，0.15mM，1.0等价物）和磁力搅拌棒转移到在N2 气氛下烘干的10mL圆底烧瓶中。
    2. 使用密闭注射器加入3 mL EtOAc反应瓶。
    3. 然后在室温下向反应混合物中加入碘甲烷（0.4 mL，3.0mM）。
    4. 在0°C下向反应混合物中加入1，2，2，6，6-五甲基哌啶（PMP）（0.05毫升，0.3立方米，2.0当量）。
    5. 然后，将反应混合物保持在室温下，再搅拌16小时。
    6. 使用旋转蒸发器 真空 蒸发溶剂（<15 mbar），得到粗产物。
    7. 通过在EtOAc中加入（3 x 5 mL）10%MeOH到粗反应混合物中洗涤三次。
    8. 然后用 正戊烷（5毫升）洗涤粗混合物，并使用旋转蒸发器在真空（<15毫巴）下浓缩，以获得纯（-）-表皮异毒蕈碱碘化物（17）（32毫克，68%）。

4. 所有产品的表征

  1. 通过 1 H、13C NMR 光谱和高分辨率质谱 （HRMS）7，8，11 表征所有新化合物。

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Representative Results

在这里，我们报道了对映腥基吡啶-2-羧酸盐的合成。（R）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）和（S）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（4.1 g， 90%）的异质异构体混合物，由2，3-二溴丙烷（-）-薄荷醇酯和（1R）-苯乙胺定量收率制备，如图所示图 2.成功的选择性结晶方法产生了各异构体的对映体形式，（R）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯基乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（2）来自MeOH和（S）-（1R，2S，5R）-2-异丙基-5-甲基环己基1-（R）-1-苯乙基）氮丙啶-2-羧酸酯（3），如图3所示.该协议适用于制造数百公斤对映腥基吡啶-2-羧酸盐。使用Mg或碳酸钾与MeOH和EtOH等醇进行2或3的酯交换反应，产生相应的手性氮丙啶-2-羧酸酯的烷基酯。手性氮丙啶乙酯（3）也容易地由2，3-二溴丙烷乙酯和（1R）-苯乙胺反应制备，然后进行快速柱层析。该过程很容易在实验室中进行，以获得几克相应的手性aziridine-2-羧酸盐。

1-（R）-1-苯基乙基-（2S）-羧酸氮丙啶与N3实现了手性乙基1-（R）-1-苯基乙基-（2 S）-羧酸乙酯的亲核开环反应，以区域选择性和立体选择性方式得到（2R）-叠氮基-3-（（R）-1-苯基乙基）氨基）丙酸乙酯10.将对映草甘醇丙酸酯（5）环合成5-氨基-六氢嘧啶-2，4-二酮（6），将其转化用于合成双异酰胺B和D的共结构核心（9H-芴-9-基）甲基（3-（（R）-3-甲基-2，4-二氧代-1-（R）-1苯基乙基）六氢嘧啶-5-基）氨基）-3-氧代丙基）氨基）氨基）-3-氧代丙基）氨基甲酸酯（7）。从该核心部分7，可以合成含有比甲酰胺B（8）和D（9）的5，6-二氢尿嘧啶，这是潜在的TGF-β抑制剂，如图4所示。

采用手性氮丙啶-2-甲醛（10）与硅烷基烯醇醚11的立体选择性Mukaiyama醛醛反应，得到β-（叠氮基-2-基）-β-羟基酮12，收率高（85%），对映异构选择性（>98：2）。化合物13作为TBS保护形式12的选择性还原，在-78°C下用L-选择剂（1.1当量）产生意想不到的四氢呋喃15，收率为15%，以及预期的醇14。在-78°C下用两倍量的L-选择剂（2.0等值）进行相同反应，然后在室温下搅拌8小时，收率为15，收率为95%，羟基化合物为14，收率为5%。该化合物15衍生自阿齐啶的区域选择性环开口，由内部羟基作为亲核试剂14。该化合物15的利用为以有效方式合成（-）-表皮异毒羯碱（17）提供了一条新途径（图5）。

为了表征所有化合物，使用 1H和 13C NMR光谱和质谱（HRMS-ESI）来确认结构并评估产物的纯度。代表性化合物的关键数据在 补充文件1中描述。

Figure 2
图 2：从 2，3-二溴丙烷 （1a）7，13 制备 （-）-苯乙基-（2R）-苯乙基-（2 R）-（2） 和 （2S）-氮丙啶-2-羧酸酯 2' 7，13. 请点击此处查看此图的大图。

Figure 3
图3：（3）通过反式酯化（3）制备（-）-薄荷醇（2R）-和（2S）-氮丙啶-2-羧酸乙酯和（2R）-氮丙啶-2-羧酸乙酯作为代表性示例7，13.

Figure 4
图4：乙基（2S）-氮丙啶-2-羧酸盐（4） 通过 叠氮化物亲核试剂的表面选择性环开口，然后进行顺序反应，以合成双乙酰胺B（8）和双异丙胺D（9）11。 这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 5
图 5：手性氮丙啶-2-甲醛 （10） 和硅烷醇醚 （11） 的立体选择性 Mukaiyama 醛反应，产生加合物 12 及其用于总合成 （-）-表皮异毒羯碱 （17）13 的区域和立体选择性变换。

参见图6至16中代表性化合物7、8、11的1 H和13C NMR光谱。

Figure 6
图 6： 1H 和 13C NMR 谱图为 2。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13. 请点击此处查看此图的大图。

Figure 7
图 7： 1H 和 13C NMR 谱图 3。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13. 请点击此处查看此图的大图。

Figure 8
图 8： 1H 和 13C NMR 谱图为 5。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合11.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 9
图 9： 1H 和 13C NMR 谱图为 6。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合11.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 10
图 10： 1H 和 13C NMR 谱图为 7。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合11.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 11
图 11： 比咪胺 B 的 1 H 和 13C NMR 谱图 （8）。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合11.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 12
图 12：比咪胺 D 的 1H 和 13C NMR 谱图 （9）。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合11.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人11的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 13
图 13： 1H 和 13C NMR 谱图为 12。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人13的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 14
图 14： 1H 和 13C NMR 谱图为 13。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人13的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 15
图 15： 1H 和 13C NMR 谱图为 15。 图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人13的许可下修改的。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 16
图 16：（-）表皮异毒羯碱的 1 H 和 13C NMR 光谱 （17）。图中显示了特征质子和碳的化学位移和相对整合13.这个数字是在斯里瓦斯塔瓦等人13的许可下修改的。请点击此处查看此图的大图。

补充文件1：本手稿中所有化合物的光谱数据。 请按此下载此档案。

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Discussion

阿齐啶作为含氮的三元杂环具有巨大的潜力，可用于合成起始马具或中间体，以制备富含氮的有机分子。根据环氮的基团，它们被分类为“活化”和“非活化”氮丙啶，其化学反应性和选择性不同。然而，非常有限的方法可以以光学活性形式制备这种有价值的氮丙啶。

本文的方案描述了一种大规模制备对映腭非活化氮丙啶的方法。首先，将（2 R）和对映体纯薄荷醇酯（2R）和（2S）-氮丙啶2-羧酸酯与环氮的手性2-甲基苄基制备为对映异构体混合物。然后依次使用MeOH和正戊烷，选择性地结晶对映体（2R）-氮丙啶2-羧酸盐和（2S）-氮丙啶2-羧酸盐。如有必要，该方案适用于制备高达数百公斤级的对映体纯氮丙啶-2-羧酸盐。通过使用Mg或碳酸钾与相应的醇（例如MeOH和EtOH）一起使用，可以很容易地从薄荷醇酯中交换成乙基和甲基酯。在实验室克级水平上，手性氮丙啶或乙酯的制备也从2，3-二溴丙酸乙酯和（1R）-苯乙胺反应后通过闪柱色谱法轻松进行。

一旦这些对映卿纯的aziridine-2-羧酸盐在我们手中，我们就能够以光学纯的形式实现各种生物学上重要的胺和氮杂环的不对称合成。要使用这种氮丙啶-2-羧酸酯作为启动剂，涉及两个关键反应。一种是羧酸盐的官能团向其他物团的变化，另一种是区域性和立体特异性方式的氮丙啶环开口或环变换。在这些合成策略的基础上，我们能够以高效的方式制备许多有价值的环状和非环状氮杂分子。

在本文中，我们介绍了一些生物学上重要的分子的合成，包括比咪胺B和D，以及（-）-表皮异毒羯碱。这些例子表明，我们如何 通过 高效改变C2处的环取代基以及区域和立体选择性aziridine环开口，以不对称的方式从对映体匡啶2-羧酸盐中制备目标分子。

首次以高效的方式合成了5， 6-二氢尿嘧啶型海洋天然产物比咪酰胺B和D作为潜在TGF-β抑制剂的对映异构体。该合成包括叠氮化物亲核试剂对氮丙啶-2-羧酸酯的管气和立体选择性开环反应作为关键步骤，随后形成4-氨基四氢嘧啶-2，4-二酮。该方案中提出的另一个合成靶标是（-）-表皮异毒羯碱。这种生物碱的合成是由氮丙啶-2-甲醛和硅烷基烯醇醚的高度立体选择性Mukaiyama反应引发的。然后将得到的酮还原为羟基，羟基作为亲核试剂攻击反应性氮丙啶环，以2-氨甲基四氢呋喃为结构核心。

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Disclosures

作者声明，本研究不存在利益冲突。

Acknowledgments

该研究得到了韩国国家研究基金会（NRF-2020R1A2C1007102和2021R1A5A6002803）的支持，有机合成新方向中心和HUFS拨款2022。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
(2R)-1-[(1R)-1-Phenylethyl]-2-aziridinecarboxylic acid (-)-menthol ester, 98% Sigma-Aldrich 57054-0
(2S)-1-[(1R)-1-Phenylethyl]-2-aziridinecarboxylic acid (-)-menthol ester Sigma-Aldrich 57051-6
1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride TCI 424331-25 g CAS No: 25952-53-8
1,4-Dioxane SAMCHUN D0654-1 kg CAS No: 123-91-1
1-Hydroxybenzotriazole hydrate Aldrich 219-989-7-50 g CAS No: 123333-53-9
2,6-Lutidine Alfa Aesar A10478-AP, 500 mL CAS No: 108-48-5
Acetonitrile SAMCHUN A0127-18  L CAS No: 75-05-8
Acetonitrile-d3 Cambridge Isotope Laboratories, 15G-744-25 g CAS No: 2206-26-0
Aluminum chloride hexahydrate Aldrich 231-208-1, 500 g CAS No : 7784-13-6
Bruker AVANCE III HD (400 MHz) spectrometer Bruker NA
Chloroform-d Cambridge Isotope Laboratories,  100 g CAS No: 865-49-6
Dichloromethane SAMCHUN M0822-18 L CAS No: 75-09-2
Dimethyl sulfoxide-d6 Cambridge Isotope Laboratories, 25 g CAS No: 2206-27-1
Ethanol EMSURE  1009831000,1L CAS No: 64-17-5
Ethyl acetate SAMCHUN E0191-18 L CAS No: 141-78-6
High resolution mass spectra/MALDI-TOF/TOF Mass Spectrometry AB SCIEX 4800 Plus High resolution mass spectra
JASCO P-2000 JASCO P-2000 For optical rotation
Lithium aluminum hydride TCI L0203-100 g CAS No: 16853-85-3
L-Selectride, 1 M solution in THF Acros 176451000, 100 mL CAS No: 38721-52-7
Methanol SAMCHUN M0585-18 L CAS No: 67-56-1
N-[(9H-Fluoren-9-ylmethoxy)carbonyl]-β-alanine TCI F08825G-5 g CAS No: 35737-10-1
N-Ethyldiisopropylamine Aldrich 230-392-0, 100 mL CAS No: 7087-68-5
n-Hexane SAMCHUN H0114-18 L CAS No: 110-54-3
Ninhydrin Alfa Aesar A10409-250 g CAS No: 485-47-2
p-Anisaldehyde aldrich A88107-5 g CAS No: 123-11-5
Phosphomolybdic acid hydrate TCI P1910-100 g CAS No: 51429-74-4
Sodium azide D.S.P 703301-500 g CAS No: 26628-22-8
Sodium Hydride 60% dispersion in mineral oil Sigma-Aldrich 452912-100 G CAS No: 7646-69-7
Sodium hydroxide DUKSAN A31226-1 kg CAS No: 1310-73-2
Sodium sulfate SAMCHUN S1011-1 kg CAS No: 7757-82-6
Thin Layer Chromatography (TLC) Merck 100390
Tert-Butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, 98% Aldrich 274-102-0, 25 g CAS NO: 69739-34-0
Tetrahydrofuran SAMCHUN T0148-18 L CAS No: 109-99-9
Triethylethylamine DAEJUNG 8556-4400-1 L CAS No: 121-44-8
UV light Korea Ace Sci TN-4C 254 nm
Zinc chloride, anhydrous, 98+% Alfa Aesar A16281-22100 g CAS No : 7646-85-7

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References

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化学，第184期，
对映草非活化氮丙啶的制备及比咪咪唑B、D和 <em>表皮</em>异毒羯碱的合成
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Srivastava, N., Ha, H. J.… More

Srivastava, N., Ha, H. J. Preparation of Enantiopure Non-Activated Aziridines and Synthesis of Biemamide B, D, and epiallo-Isomuscarine. J. Vis. Exp. (184), e63705, doi:10.3791/63705 (2022).

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