Methodenartikel

Ein-Topf Mikrowellen-gestützte Umwandlung des Anomeric Nitrat-Ester und Trichloroacetimidates

DOI:

10.3791/56610

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15. Januar 2018

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1Department of Chemistry, Vanderbilt University, 2Institute of Chemical-Biology, Vanderbilt University

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Eine 2-Azido-1-Nitrat-Ester kann in den entsprechenden 2-Azido-1-Trichloracetimidat in einem ein-Topf-Verfahren konvertiert werden. Das Manuskript soll Dienstprogramm des Reaktors Mikrowelle im Kohlenhydrat Synthese zu demonstrieren.

Zusammenfassung

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Das Ziel des folgenden Verfahrens soll eine Demonstration, die ein-Topf-Umwandlung von einer 2-Azido-1-Nitrat-Ester zu einem Trichloracetimidat-a1-Spender zur Verfügung zu stellen. Im Anschluss an Azido-Nitrierung von einer Glycal kann die Produkt 2-Azido-1-Nitrat Ester unter Bestrahlung mit Mikrowellen-gestützte hydrolysiert. Diese Umwandlung erfolgt in der Regel über stark nucleophilen Reagenzien und längere Reaktionszeiten. Mikrowellenstrahlung verursacht Hydrolyse, in Ermangelung von Reagenzien, mit kurzen Reaktionszeiten. Nach denitriert ist die mittlere Anomeric Alkohol in den gleichen Topf, um die entsprechenden 2-Azido-1-Trichloracetimidat umgewandelt.

Einleitung

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Wegen ihrer Allgegenwart in der Molekularbiologie wurden Kohlenhydrate langjährige Ziele für chemische Synthese. 1 , 2 , 3 der Kern jeder erfolgreichen synthetische Kampagne ist der richtige Einsatz von Glycosylation Reaktionen auf die Oligosaccharid-Kette zu bauen. 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 nicht überraschend, es gibt eine große Anzahl von Methoden, Glykosid-Bindungen zu installieren. 13 , 14 der Koenigs-Knorr-Methode ist eines der frühesten bekannten Verfahren und beinhaltet ein a1-Chlorid oder Brom mit einer alkoholischen Komponente, in der Regel unter Schwermetallen (Quecksilber oder Silber) Aktivierung Kupplung. 15 Verwandte a1 Fluoride wurden erstmals als Spender im Jahr 1981 von der Mukaiyama-Gruppe und weit verbreitete Anwendung wegen ihrer erhöhten thermischen und chemischen Stabilität gefunden haben. 16 am entgegengesetzten Ende des Spektrums Reaktivität sind a1 Jodide, die sehr viel reaktiver als die anderen Halogenide sind. Erhöhte Reaktivität wird durch erhöhte Stereocontrol, besonders wenn bilden α-linked Oligosaccharide begleitet. 17 neben "Haloglycosides", haben Thioglycosides breite Dienstprogramm, zum Teil wegen ihrer Leichtigkeit der Formation, Stabilität zu einer Vielzahl von Reaktionsbedingungen und Aktivierung mit elektrophiler Reagenzien gefunden. 18

Zum Konvertieren von Anomeric Alkohol zu einer "nicht-Sauerstoff" mit latenten Gruppe, die aktiviert ist und letztlich verdrängt durch eine Alkohol aus einem Akzeptor Molekül verlassen oben beschriebenen Methoden. Anomeric Sauerstoff-Aktivierung wie beschrieben von der Schmidt-Schule, konzentriert sich auf eine Gruppe verlassen die C1-Sauerstoff umwandeln. 19 dieser Methode ist die mächtigste und in chemischen Glycosylation Reaktionen eingesetzt. Trichloracetimidat Spender sind leicht aus einer reduzierenden Zucker und Trichloroacetonitrile in Gegenwart einer Base wie Kaliumcarbonat (K2CO3) oder 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] Undec-7-ene (DBU) bereit. Diese Arten sind dann mit Lewis-Säuren aktiviert. 20

Vor kurzem haben wir berichtet, dass 2-Azido-1-Trichloracetimidat-Geber direkt aus Glycals hergestellt werden können. Der Prozess umfasst zwei Reaktion, ein-Topf-Verfahren aus 2-Azido-1-Nitrat-Ester. 21 dieses ausführliche Protokoll soll Praktikern helfen bei erfolgreichem Abschluss der Transformation in hoher Ausbeute. Von besonderem Interesse ist der erste Schritt der Sequenz, dessen Mittelpunkt der thermischen denitriert unter Mikrowellen - Heizung unterstützt. Wir hoffen auch gern eine visuelle Anleitung Mikrowelle Reaktoren in der organischen Synthese beschäftigen.

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Protokoll

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(1) Vertreter Mikrowellen-assistierte denitriert

  1. Legen Sie die Azido-Nitrat-Ester (1.0 Äquiv, 0,2 Mmol) in einem 8 mL Mikrowelle Reaktion Phiole. Das Ausmaß der Reaktion kann auf mehrere Mmol ohne nachteilige Auswirkungen auf den Fortschritt der Reaktion erhöht werden.
  2. Die Azido-Nitrat-Ester in 20 % w.l Aceton (0,1 M, 2,0 mL) auflösen. Das Reaktionsgefäß Pyridin (5,0 Äquiv, 0,08 mL, 1,0 Mmol) hinzufügen. Verschließe das Mikrowellen-Bestrahlung-Fläschchen und legen den Reaktionsbehälter in eine Mikrowelle Reaktorgrube.
  3. Die Lösung bei 120 ° C für 15 Minuten unter Rühren und mit einer festen Haltezeit zu bestrahlen. Die Haltezeit stellt dar, wie lange die Bestrahlung an der vorgesehenen Temperatur und Druck auftreten wird. Erhitzen Sie alle Reaktionen auf die gemeldete Temperatur über einen Zeitraum von 2 Minuten Rampen. Überwachen Sie die Temperatur durch eine eingebaute IR-Sensor.
  4. Analysieren Sie nach 15 min das Reaktionsgemisch verwenden Dünnschichtchromatographie (TLC) zur Bestätigung der Verbrauch des Ausgangsmaterials. Als der Eluent verwenden Sie 1:1 Ethylacetat/Hexanes.
    1. Visualisieren Sie die TLC Platte mit ceric Ammoniumnitrat Molybate Fleck. Rf von Edukt und Produkt variieren, aber die Reduzierung Alkohol ist in der Regel 0,05 bis 0,1 niedrigere Rf als das Edukt.

(2) Bildung von der Trichloracetimidat

  1. Nach vollständigen Verbrauch des Ausgangsmaterials Verdunsten des Lösungsmittels zu einem reduzierten Volumen mit einer Fluggesellschaft. Dann mit (Dichlormethan) CH2Cl2 (1,0 mL) verdünnen Sie und verwenden Sie eine Spritze, um die Wasserschicht zu entfernen. Sobald die Wasserschicht entfernt wird, kühlen des Reaktionsgemisches auf 0 ° C mit einer Eis-Wasserbad.
  2. Als nächstes fügen Sie DBU (10 Eq, 0,3 mL, 1,9 Mmol) und 2,2,2-Trichloroacetonitrile (50 Eq, 1,0 mL, 10 Mmol) in das Reaktionsgefäß. Beide Reagenzien werden im Übermaß hinzugefügt und ein Minimum von 1 entspricht der Basis und 1 Äquivalent von 2,2,2-Trichloroacetonitrile erforderlich.
  3. Lassen Sie das Reaktionsgemisch zu rühren während der Erwärmung auf Umgebungstemperatur. Beobachten Sie die Reaktion von TLC, Verbrauch des Ausgangsmaterials zu bestätigen.
    1. Als der Eluent verwenden Sie 1:1 Ethylacetat/Hexanes. Visualisieren Sie die TLC Platte mit ceric Ammoniumnitrat Molybate Fleck. R-f von Edukt und Produkt variieren.
  4. Nach dem kompletten Verbrauch des Ausgangsmaterials das Reaktionsgemisch auf eine Erholung Kolben übertragen und konzentrieren sich die Mischung im Vakuum bei 30 ° C. Verdunstung des Lösungsmittels wird eine grobe hellgelbe bis braune Öl liefern.
  5. Reinigen Sie das Rohprodukt durch Säulenchromatographie Silikagel eine Chromatographiesäule 1,5 cm mit 1:4 Ethylacetat/Hexanes als Eluent. Die physische Form des der imidate variiert von Molekül zu Molekül.

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Abbildung 1. Repräsentative Beispiele für die ein-Topf-Umwandlung von 2-Azido-1-Nitrat Ester in 2-Azido-1-Trichloroimidates. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Ergebnisse

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Die hierin beschriebene Technik zeigte sich auf einen Pool von drei 2-Azido-1-Nitrat-Ester. In jedem Fall war der erste Schritt der Reaktion innerhalb von 20 Minuten abgeschlossen.

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Abbildung 2. Repräsentatives Beispiel der Hydrolyse (1 -2>), und ein-Topf-Umwandlung von 2-Azido-1-Nitrat Ester...

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Diskussion

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Das Protokoll in diesem Tutorial beschrieben stellt eine Methode zum Konvertieren von Nitrat Ester in nützliche, reaktive Funktionalität. In einem weiteren Sinne hat beschäftigen einen Mikrowelle Reaktor bestimmte Manöver im Laufe einer Kohlenhydrat Synthese abgeschlossen das Potenzial, schwere Transformationen facile und Routine zu machen. Unser Ziel in diesem Tutorial soll zeigen, wie man Kohlenhydrate im Rahmen der Mikrowellenstrahlung zu behandeln.

Im Falle der übergeordneten Reaktion habe...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben keinen finanziellen Interessenkonflikt.

Danksagungen

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Die Autoren möchten Vanderbilt University und des Instituts für chemische Biologie für die finanzielle Unterstützung zu erkennen. Mr. Berkley Ellis und Prof. John McLean sind für High-Resolution Masse Spektralanalyse anerkannt.
 

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
230 400 Mesh KieselgelSiliCycle IncR10030B
DC-PlattenSiliCycle IncTLG-R10014B-527
Ceric Ammonium MolybdatSigma-AldrichA1343
Lösungsmittel StillMbraunMB-SPS-800
Infared SpektrometerThermoThermo Electron IR100
Kernmagnetisch ResonanceBruker400, 600 MHz
LC/MSThermo/DionexSingle Quad, ESI
HRMSAgilentSynapt G2 S HDMS
MikrowellenreaktorAntonParr Anton Parr G10 Monowave 200
DBU Sigma-Aldrich139009
CCl3CNSigma-AldrichT53805
PyridinSigma-Aldrich270970
AcetonFisher ScientificA18-20Tech.
PhasenseparatorBiotage120-1901-A
RotationsverdampferBüchiR-100

Referenzen

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Trichloroacetimidat SyntheseAzidonitratesterEintopf VerfahrenOligosaccharid DonorenHydrolysereaktionDBU TrichloroacetonitrilKieselgel ChromatographieTLC berwachungRotationsverdampfer

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