Eine direkte, Early Stage Guanidinylierung Protokoll zur Synthese von komplexen Aminoguanidin haltige Naturprodukte

Hier präsentieren wir ein Protokoll für die direkte, frühe Guanidinylierung, das eine schnelle Totalsynthese von Aminoguanidin-haltigen kleinen organischen Molekülen ermöglicht. Ein fortgeschrittenes synthetisches Zwischenprodukt, das bei der Synthese eines Blutgerinnungsfaktor-XIA-Inhibitors verwendet wird, wurde unter Verwendung dieses Protokolls hergestellt.

Das übergeordnete Ziel dieses direktsynthetischen Ansatzes, der hier zur Herstellung des marinen Naturstoffs Clataadin A angewendet wird, besteht darin, die Anzahl der chemischen Umwandlungen zu reduzieren, die zur Herstellung linearer Aminoguanidin-haltiger Moleküle erforderlich sind. Diese Methode kann verwendet werden, um natürliche und technisch hergestellte Verbindungen schnell und effizient herzustellen, um ihre Biologie besser zu verstehen, was zu neuen und besseren Medikamenten für die menschliche Gesundheit führen kann. Der Hauptvorteil der Guanidinylierung im Frühstadium besteht darin, dass ein Massenguanidin intakt bleiben kann, wenn eine geeignete Schutzgruppenstrategie entwickelt wird, um Probleme mit der Chemoselektivität in nachfolgenden Reaktionen zu vermeiden.

Zu Beginn dieses Verfahrens werden 0,933 Gramm 2,4-Dibrom-Homogentisinsäurelacton auf einer Analysenwaage gewogen. Geben Sie diesen Feststoff in einen Reaktionskolben mit rundem Boden, der einen magnetischen Rührstab unter einem Stickstoffschirm enthält. 30 ml wasserfreies Dichlormethan werden in den Kolben gegeben.

Bei Raumtemperatur umrühren, um den Feststoff aufzulösen. Geben Sie dann 0,103 Milliliter Hunig-Boden mit einer Spritze in den Kolben. Die Öffnung des Rundkolbens, der das zuvor hergestellte, ungereinigte Isocyanat enthält, wird mit einem Gummiseptum abgedeckt.

Dann wird der Kolben an eine Schlenk-Leitung angeschlossen und 10 Minuten lang mit Stickstoffgas gespült. In den Kolben mit dem Isocyanat werden 30 Milliliter wasserfreies Dichlormethan gegeben. Den Kolben bei Umgebungstemperatur schwenken, um das Isocyanat aufzulösen.

Anschließend verbinden Sie die beiden Kolben direkt, indem Sie jedes Septum mit einer der abgeschrägten Metallspitzen einer 18 Zoll langen 20-Gauge-Metallkanüle punktieren. Entfernen Sie den Stickstoffeinlass aus dem Kolben mit der Dibromolactonlösung und führen Sie eine 2,5 cm lange 16-Gauge-Austrittsnadel durch das Septum ein. Schließen Sie dann den Bubbler, der als Ausgang der Schlenk-Linie dient.

Um den Kanülentransfer mit positivem Gasinnendruck sicher durchzuführen und einen Überdruckaufbau in der Schlenk-Leitung zu vermeiden, ist darauf zu achten, dass das Gas immer einen ungehinderten Entweichungsweg hat. Senken Sie ein Ende der Metallkanüle in die Isocyanatlösung ab und überführen Sie die gesamte Lösung etwa eine Stunde lang in den Kolben mit der Dibromolactonlösung. Der Kolben, der die Isocyanatlösung enthält, wird mit zwei aufeinanderfolgenden Fünf-Milliliter-Portionen Dichlormethan gespült.

Jede Dichlormethanspülung mit einer Kanüle in den Kolben geben, der nun das Reaktionsgemisch enthält. Entfernen Sie anschließend die Austrittsnadel und öffnen Sie gleichzeitig den Stickstofffluss zum Bubbler wieder. Den Stickstoffeinlass aus dem Kolben, der die Isocyanatlösung enthielt, in den Kolben mit dem Reaktionsgemisch überführen.

Entfernen Sie die Kanüle und rühren Sie das Reaktionsgemisch drei Stunden lang bei Raumtemperatur auf. Nach drei Stunden setzen Sie das Reaktionsgemisch der Luft aus, indem das Septum entfernt wird. Entfernen Sie dann den magnetischen Rührstab mit einem Rührstab-Retriever.

Die Flüssigkeit wird im Kolben mit einem Rotationsverdampfer verdampft, wobei die Badtemperatur auf 40 Grad Celsius und die Drehzahl auf 120 U/min eingestellt ist. Anschließend wird das Rohprodukt durch eine Flash-Säulenchromatographie unter Verwendung einer Gradientenelution von Dichlormethan und Diethylether durch eine stationäre Phase aus Kieselgel gereinigt. Verpacken Sie die Säule nass, indem Sie eine Aufschlämmung herstellen, die aus 60 g Kieselgel und einer ausreichenden Menge Dichlormethan besteht, damit die Aufschlämmung in die Säule gegossen werden kann.

Verwenden Sie Luftdruck, um das Eluent durch die Säule zu drücken, so dass der E-Fluss als sanfter Flüssigkeitsstrom fließt. Als nächstes lösen Sie das Rohprodukt in einem Minimum an Dichlormethan auf. Laden Sie die Lösung vorsichtig in die Säule, ohne das Kieselgel zu stören.

Nachdem Sie auf die Säule geklopft haben, um sicherzustellen, dass die Oberseite des Kieselgels flach ist, lassen Sie das Eluent ab, so dass es das Niveau des Kieselgels erreicht. Um eine Störung des Kieselgels während der Elution der Säule zu vermeiden, fügen Sie Sand auf die Oberseite des Kieselgels hinzu, um einen Zylinder zu bilden, der etwa 0,5 bis einen Zentimeter hoch ist. Fügen Sie dann ein paar Milliliter Dichlormethan hinzu, um den Sand zu befeuchten.

Nachdem Sie das Eluent entleert haben, füllen Sie die Säule mit Dichlormethan. Drücke den Eluenten mit Luftdruck durch das Kieselgel, wie zuvor beschrieben. Fraktionen werden so lange aufgefangen, bis das nicht umgesetzte Dibromolacton vollständig aus der Säule verschwunden ist.

Um festzustellen, wann dies geschehen ist, erkennen Sie eine von einigen Säulenfraktionen auf einer DC-Platte. Wenn das nicht umgesetzte Dibromolacton aus der Säule entwichen ist, ersetzen Sie das Eluent durch eine 90 bis 10 Lösung aus Dichlormethan und Diethyleter. Sammeln Sie so lange Fraktionen, bis das gewünschte Carbamatprodukt vollständig aus der Säule verschwunden ist.

Alle Fraktionen, die das Carbamat enthalten, werden in einem tarierten Rundkolben kombiniert. Verdampfen Sie das Lösungsmittel mit einem Rotationsverdampfer. Trocknen Sie den entstehenden schaumigen Feststoff unter Hochvakuum.

Analysieren Sie dann das Produkt durch Protonen- und Kohlenstoffanamar-Spektroskopie in deuteriertem Chloroform. Wiegen Sie zu diesem Zeitpunkt 1,205 Gramm Carbamat auf einer Analysenwaage. Geben Sie diesen Feststoff in einen sauberen Reaktionskolben mit rundem Boden, der einen magnetischen Rührstab enthält.

Geben Sie dann 12 Milliliter Tetrahydrofuran in den Kolben. Dann 48 Milliliter eines molaren Salzsäures bei Raumtemperatur unter Rühren zugeben. Setzen Sie vorsichtig einen 24/40-Mattglasstopfen ein, um die Öffnung des Kolbens abzudecken.

Tauchen Sie den Kolben in ein Wasserbad, das auf einer temperierten Kochplatte auf 30 Grad Celsius vorgewärmt wurde. Nach 20-stündigem Erhitzen wird die resultierende Suspension durch einen Trichter aus Sinterglas mit mittlerer Porosität in einen sauberen, tarierten Kolben mit rundem Boden vakuumfiltriert. Anschließend wird die gelb gefärbte Lösung im Kolben mit einem Rotationsverdampfer verdampft, wobei die Badtemperatur auf 50 Grad Celsius und die Drehzahl auf 120 U/min eingestellt ist.

Trocknen Sie den resultierenden gelb- bis pfirsichfarbenen amorphen Feststoff unter Hochvakuum auf konstantes Gewicht. Erleichtern Sie das Trocknen, indem Sie den Kolben in einem 40 Grad Celsius heißen Wasserbad erhitzen. Analysieren Sie schließlich das resultierende Hydrochloridsalz von Clataadin A durch Protonen- und Kohlenstoffanamarspektroskopie in wasserfreiem deuteriertem Dimethylsulfoxid

direkte Guanidinylierung eines kommerziell erhältlichen Alpha-Omega-Diamins, gefolgt von einer Reaktion mit Triphosgen, ermöglichte dem reaktiven Isocyanat acht als linearen Anteil von Clatadin A eine hohe Ausbeute. Wenn Isocyanat acht mit dibromiertem Phenol drei in Gegenwart einer katalytischen Menge der Hunig-Base kombiniert wurde, lieferte die Carbamatbildung Verbindung neun in mäßiger Ausbeute. Die erneute Isolierung von Dibromphenol drei nach der Chromatographie deutet darauf hin, dass möglicherweise ein Teil des Isocyanats unter den Reaktionsbedingungen zersetzt wurde.

Oder das Produkt kann während der Aufarbeitung oder Chromatographie teilweise hydrolysiert werden. Die Hydrolyse des Lactons unter sauren Bedingungen ging einher mit einem tiefen Schutz der Guanidin-Schutzgruppen, was zum endgültigen Molekül, Clataadin A, führte. Sobald diese allgemeine Technik beherrscht ist, kann sie zur Synthese linearer Aminoguanidin-haltiger Verbindungen verwendet werden. Eine sorgfältige Planung wird feststellen, ob nachfolgende chemische Reaktionen mit den Guanidin-Schutzgruppen kompatibel sind.

Schließlich ist es wichtig, bei der Durchführung nichtwässriger Reaktionen die richtige wasserfreie Technik anzuwenden. Vergessen Sie nicht, dass Triphosgen und Brom extrem gefährliche Chemikalien sind. Konsultieren Sie das Sicherheitsdatenblatt jeder Chemikalie, bevor Sie mit ihnen arbeiten.

Um die Exposition zu begrenzen, entsorgen Sie diese Reagenzien nur in einem funktionierenden Abzug und verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung.