Festphasen-Synthese von [4,4] Spirocyclic Oximes
6. Februar 2019
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine effiziente Methode zur Synthese von Spirocyclic Heterozyklen zu demonstrieren. Die fünf-Stufen-Prozess nutzt Festphasen-Synthese und regenerierende Michael Linker Strategien. In der Regel schwer zu synthetisieren, präsentieren wir eine anpassbare Methode zur Synthese von Spirocyclic Molekülen sonst unzugängliche mit anderen modernen Ansätzen.
Diese festphasige organische synthetische Technik kann Anwendungen beim Aufbau einer kombinatorischen Bibliothek finden, während die Synthese von het spirozyklischen Heterozyklen, die auf Anti-Krebs-Aktivitäten mit Bioassays getestet werden können. Obwohl diese Methode für die Synthese von spirozyklischen Verbindungen verwendet werden kann, Kann es auch auf andere kleine Moleküle angewendet werden, wie Isoxazolline und Isoxazole. Um mit der Synthese zu beginnen, fügen Sie zu einem 25 Millileter Festphasen-Reaktionsgefäß ein Gramm REM-Harz, 20 Millileter Dimethylformamid und 2,4 Milliliter Furfurylamin hinzu.
Das Gefäß kappen und 24 Stunden lang auf einem Shaker bei Raumtemperatur aufbringen, um das Harz mit Furfurylamin zu beladen. Dann das Furfurylamin tragendes Harz abtropfen lassen und etwa drei Minuten in fünf Milliliter DMF aufregen, um es zu waschen. Danach waschen Sie das Harz viermal, abwechselnd zwischen fünf Milliliter n. Dichlormethan, um das Harz anzuschwellen, und fünf Milliliter Methanol, um das Harz zu verankleben.
Dann das Harz gründlich mit Druckluft trocknen, was in der Regel etwa 30 Minuten dauert. Als nächstes, in einer gut belüfteten Dunstabzugshaube, fügen Sie 1,48 Milliliter Triethylamin, 10 Milliliter wasserfreies Toluen und 637 Gramm Beta-Nitrostyrol in das trockene Furfurylamin-haltige Harz. Fügen Sie dem Reaktionsgemisch einen Milliliter Trimethylsilylchlorid hinzu.
Und lassen Sie das Gefäß offen, bis das Gemisch die Freisetzung von Hydrochloridgas beendet hat. Dann das Gefäß kappen und das Gemisch 48 Stunden bei Raumtemperatur rühren, um das Isoxazol-Zwischenprodukt zu bilden. Danach fünf Milliliter Methanol hinzufügen, um die Reaktion zu löschen.
Schütteln Sie die Mischung für drei Minuten, und lassen Sie es dann für zwei Minuten einweichen. Dann das Harz abtropfen lassen und viermal waschen, abwechselnd zwischen fünf Milliliter DCM und fünf Milliliter Methanol. Das gewaschene Harz gründlich mit Druckluft trocknen.
Als nächstes fügen Sie dem Trockenharz einen Milliliter wasserfreies Tetrahydrofuran hinzu. Dann 1,24 Milliliter einer einmolaren Lösung von Tetra-n-Butylammoniummehlid in das THF geben und die Mischung bei Raumtemperatur 12 Stunden rühren, um den Isoxazol-Ring zu öffnen. Danach das Harz abseihen und mit fünf Milliliterthathat waschen, gefolgt von vier Waschungen im Wechsel zwischen fünf Milliliterd DCM und fünf Milliliterm Ethanol.
Trocknen Sie das Harz gründlich mit Druckluft. Als nächstes fügen Sie dem Harz fünf Milliliter DMF hinzu, gefolgt von einem Milliliter Einbromokoctan. Rühren Sie die Mischung für 24 Stunden bei Raumtemperatur, um das quartäre Amin zu bilden.
Dann das Harz abtropfen lassen und mit fünf Millilitern DMF waschen. Waschen Sie das Harz noch viermal, wechseln d.H. zwischen DCM und Methanol und trocknen Sie es mit Druckluft. Als nächstes fügen Sie dem Trockenharz drei Milliliter DCM hinzu, gefolgt von 1,5 Millilitertee.
Rühren Sie die Mischung für 24 Stunden, um das spirozyklische Oxim aus der Polymerstütze zu spalten. Dann sammeln Sie das Rohprodukt in einer Durchstechflasche oder einem Kolben. Waschen Sie das Harz viermal, abwechselnd zwischen DCM und Methanol, und sammeln Sie die Wäsche in der Produktdurchstechflasche.
Entfernen Sie flüchtige Stoffe aus dem Produktgemisch auf einem Rotationsverdampfer. Dann trituieren Sie das Rohprodukt mit 5 Milliliter kochendem Methanol, und entfernen Sie die Flüssigkeit vorsichtig. Waschen Sie das Harz zweimal mit fünf Milliliter Portionen DCM und trocknen Sie es mit Druckluft zur Wiederverwendung in nachfolgenden Experimenten.
Spirozyklische Oxime mit verschiedenen Substituenten wurden mit ausgezeichneter Stereoselektivität synthetisiert. Die Gesamtrendite gibt einen durchschnittlichen Ertrag von 80 bis 88 % für jeden synthetischen Schritt an. Der Reaktionsfortschritt durch die Isoxazol-Ringöffnung kann durch IR-Spektroskopie überwacht werden.
Im Allgemeinen kämpfen Personen, die neu bei dieser Methode sind, mit der Auswahl des geeigneten Polymer-Unterstützungs-Linkers. Es ist wichtig, dass der Linker während der Synthese für alle Reaktionsbedingungen robust ist. Denken Sie beim Versuch dieses Verfahrens daran, das Harz vor dem nächsten Reaktionsschritt zu waschen und zu trocknen.
Reste reagenzien aus dem vorherigen Schritt erschweren die Gesamtsynthese und beeinflussen die Ausbeute und Reinheit des spirozyklischen Produkts.
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Übersicht
In diesem Artikel wird eine Festphasen-Organosynthese-Technik für die effiziente Synthese von spirocyclischen Heterocyclen vorgestellt. Die Methode umfasst einen fünfstufigen Prozess unter Verwendung regenerierbarer Michael-Linker-Strategien und ist somit für verschiedene spirocyclische Moleküle anpassbar.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Organische Chemie
- Synthetische Methoden
- Pharmazeutische Anwendungen
Hintergrund
- Spirocyclische Verbindungen sind im Allgemeinen schwer herzustellen.
- Diese Verbindungen können auf ihre anti-karzinogenen Eigenschaften getestet werden.
- Die Methode kann auch auf andere kleine Moleküle angewandt werden.
- Die Festphasensynthese ermöglicht eine effiziente Erzeugung von Verbindungen.
Zweck der Studie
- Eine anpassbare Methode zur Synthese von spirocyclischen Heterocyclen demonstrieren.
- Eine Anleitung bereitstellen, die bei der Konstruktion kombinatorischer Bibliotheken verwendet werden kann.
- Die möglichen Anwendungen der synthetisierten Verbindungen in Bioassays untersuchen.
Verwendete Methoden
- Laden des REM-Harzes mit Furfurylamin in einem Festphasen-Reaktionsgefäß.
- Rühren des Harzes für 24 Stunden bei Raumtemperatur.
- Waschen des Harzes mit DMF und wechselnden Lösungsmitteln.
- Durchführung eines fünfstufigen Syntheseansatzes für spirocyclische Verbindungen.
Hauptergebnisse
- Die Methode ermöglicht die erfolgreiche Synthese von spirocyclischen Heterocyclen.
- Nachgewiesene Effizienz bei der Herstellung von Verbindungen, die auf andere Weise nicht zugänglich sind.
- Potentielle Anwendungen in der Entwicklung von Anti-Krebs-Wirkstoffen.
- Vielseitigkeit bei der Synthese anderer kleiner Moleküle wie Isoxazolinen.
Schlussfolgerungen
- Dieses Protokoll stellt ein wertvolles Hilfsmittel für die organische Synthese dar.
- Es eröffnet neue Möglichkeiten für die Forschung in der medizinischen Chemie.
- Die Effizienz der Methode könnte die Arzneimittelforschung verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Diese Festphasensynthesemethode ermöglicht den effizienten Aufbau von spirocyclischen Heterocyclen, die aufgrund ihrer strukturellen Starrheit und potenziellen biologischen Aktivität wertvolle Gerüste in der medizinischen Chemie darstellen. Der Ansatz unterstützt die Erzeugung kombinatorischer Bibliotheken für die Validierung von Zielstrukturen in frühen Entwicklungsstadien und für phänotypische Screening-Kampagnen. Durch hohe Ausbeuten, eine spurfreie Produktfreisetzung und die Wiederverwendbarkeit der Harze werden die Synthesezeiten und -kosten in Hit-to-Lead-Optimierungsprozessen reduziert.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die schnelle Herstellung strukturell vielfältiger spirocyclischer Verbindungen zur Untersuchung biologischer Zielstrukturen und Modulation von Signalwegen.
- Operationeller Wert: Unterstützt die Identifizierung von Hits durch zugängliche Synthese komplexer Heterocyclen, die mit Lösungsphasenmethoden schwer herzustellen sein können.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt reine, quantifizierbare Verbindungen, die für biochemische und zellbasierte Assays zur gezielten Untersuchung onkogener Signalwege geeignet sind.
- Operativer Wert: Ermöglicht die Standardisierung von Assays durch konsistente Verbindungsgüte und eine unkomplizierte Reinigung mittels Filtration.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen in spirocyclischen Systemen, die für die Entdeckung von Antikrebswirkstoffen relevant sind.
- Operativer Wert: Unterstützt die präklinische Entwicklung, indem Verbindungen mit definierter Stereochemie und hoher diastereoselektiver Ausbeute bereitgestellt werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode passt in frühe Entdeckungsworkflows und unterstützt die Identifizierung von Leitverbindungen durch Bibliothekssynthese sowie den Fortschritt zur präklinischen Bewertung durch zuverlässige Herstellung von Verbindungen.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch die Erzeugung vielfältiger spirocyclischer Gerüste für Target-Bindungsstudien.
- Screening: Stellt testtaugliche Verbindungen mit hoher Reinheit und Ausbeute bereit, was zuverlässige Dosis-Wirkungs-Profiling ermöglicht.
- Analytik: Ermöglicht die Reaktionsüberwachung mittels IR-Spektroskopie und liefert Echtzeit-Rückmeldungen zum Synthesefortschritt.
- Translationale Forschung: Erzeugt Verbindungen mit antikanzerösem Potenzial, die in krankheitsrelevanten Modellen evaluiert werden können.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Verfügt über ein regenerierendes Michael-Linker-System, das mehrere Nutzungscyklen erlaubt und die Kosteneffizienz über verschiedene Projekte hinweg verbessert.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht den Zugang zu stereodefinierten spirocyclischen Oximen mit hoher diastereoselektiver Ausbeute und verbessert so die Zuverlässigkeit der Zielstruktur.
- Operativer Wert: Bietet hohe Ausbeuten (80–88 % pro Schritt), eine einfache, auf Filtration basierende Reinigung und Kompatibilität mit verschiedenen Lösungsmitteln für eine skalierbare Durchführung.
- Strategischer Wert: Verringert das Ausfallrisiko, indem zuverlässiger Zugang zu komplexen Heterocyclen für die Erforschung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen (SAR) bereitgestellt wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung durch schnelle und reproduzierbare Erzeugung von Analoga.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Festphasen-Organischen Synthese und der Chemie von Linkern.
- Benötigt Standard-Festphasen-Reaktionsgefäße, Schüttler und Druckluft zum Trocknen.
- Setzt konsequente Wasch- und Trocknungsprotokolle zwischen den Schritten voraus, um Kreuzkontaminationen zu vermeiden.
- Basiert auf der IR-Spektroskopie zur Reaktionsüberwachung, da die NMR-Analyse aufgrund der Festphasenträger begrenzt ist.
- Die Leistung hängt von der Verträglichkeit von Polymer und Linker mit den mehrstufigen Reaktionsbedingungen ab, die Basen, Elektrophile und Fluoridquellen beinhalten.
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