En este estudio, preparamos ambos enantiómeros de aziridina-2-carboxilato, que se utilizan en la síntesis asimétrica de alcaloides, incluyendo biemamida B y D, y (-)-epiallo-isomuscarina.
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Artículo de método
En este estudio, preparamos ambos enantiómeros de aziridina-2-carboxilato, que se utilizan en la síntesis asimétrica de alcaloides, incluyendo biemamida B y D, y (-)-epiallo-isomuscarina.
Las aziridinas heterociclos que contienen nitrógeno son sintéticamente muy valiosas para la preparación de moléculas azacíclicas y acíclicas. Sin embargo, es muy difícil y laborioso hacer aziridinas en formas ópticamente puras a gran escala para aplicar la síntesis asimétrica de compuestos aza. Afortunadamente, logramos con éxito tanto los enantiómeros (2R)- como (2S)-aziridina-2-carboxilatos con el grupo α-metilbencil donante de electrones en el anillo de nitrógeno como aziridinas no activadas. Estas aziridinas iniciales tienen dos grupos funcionales distintos: anillo de tres miembros altamente reactivo y carboxilato versátil. Son aplicables en la apertura del anillo o la transformación del anillo con aziridina y en la transformación del grupo funcional a otros a partir del carboxilato. Ambos enantiómeros se utilizaron en la preparación de compuestos amino acíclicos y/o aza-heterocíclicos biológicamente importantes de manera asimétrica. Específicamente, este informe describe la primera síntesis asimétrica conveniente de ambos enantiómeros de 5, productos naturales marinos de tipo 6-dihidrouracilo biemamida B y D como posibles inhibidores de TGF-β. Esta síntesis consistió en la reacción de apertura de anillo regio- y estereoselectiva de aziridina-2-carboxilato y la posterior formación de 4-aminoteterahidropirimidina-2,4-diona. Un ejemplo más en este protocolo trató una reacción de Mukaiyama altamente estereoselectiva de aziridina-2-carboxilato y silil enol éter, después de la apertura del anillo intramolecular de aziridina para proporcionar un acceso fácil y fácil a (-)-epiallo-isomuscarina.
Pequeños anillos que consisten en ciclopropanos, oxiranos y aziridinas se encuentran en varios compuestos como productos naturales y medicamentos 1,2. Se utilizan principalmente como materiales de partida que explotan su cepa de anillo. Entre los compuestos de tres anillos, la aziridina se ha estudiado menos extensamente debido a su inestabilidad y reactividad incontrolable3. Como se muestra en los mapas de potencial electrostático (Figura 1), un grupo unido al anillo de aziridina-nitrógeno, ya sea donante de electrones o atraídor de electrones, hace que la basicidad del nitrógeno sea diferente. Esta diferencia proporciona un contraste sorprendente con la reactividad y selectividad de las aziridinas correspondientes.

Figura 1: Estructuras químicas de aziridinas "activadas" y "no activadas" y mapas de potencial electrostático de sus ejemplos representativos N-metilaziridina y N-acetilaziridina4. Esta cifra ha sido modificada con permiso de Ranjith et al.4. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Cuando el anillo de nitrógeno tiene un grupo de extracción de electrones, como sulfonato, fosfonato y carbamato, lo llamamos aziridina "activada". Esto es fácilmente reactivo con nucleófilos para compensar su inestabilidad con un alcance limitado de regioquímica. Estas aziridinas activadas se preparan a través de varios métodos catalíticos y se utilizan como material de partida. Gran parte de la química reciente de la aziridina se ha ocupado de estas aziridinas activadas. Sin embargo, las aziridinas activadas sufren ciertas restricciones resultantes de su inestabilidad y alcance de reacción limitado de la apertura del anillo. Por otro lado, las aziridinas que llevan sustituyentes donantes de electrones, como el alquilo o los grupos alquilo sustituidos, en el anillo de nitrógeno llamado "no activado"4, son relativamente estables en la mayoría de las circunstancias y pueden dejarse en el banco durante mucho tiempo sin una descomposición significativa. Las reacciones nucleófilas de apertura de anillo de la aziridina no activada ocurren a través de la formación de iones aziridinio. La mayoría de las reacciones de apertura de anillos de aziridina y transformaciones de anillos proceden de una manera altamente regioquímica. Sin embargo, muy pocos informes de la literatura discuten la preparación de aziridinas no activadas ópticamente puras con sustituyentes en las posiciones C2 o C3 5,6.
Este trabajo muestra la preparación exitosa de α-metilbencil-que contienen aziridina-2-carboxilato quiral como su mezcla diastereomérica, específicamente (-)-mentolilo (-)-feniletilaziridina-2-carboxilatos como su mezcla diastereomérica, a partir de la reacción de 2,3-dibromopropionato y (1R)-feniletilamina. A partir de esta mezcla diastereomérica, se obtuvieron enantiopios (1R)-feniletil-(2R)- y (2S)-aziridina-2-carboxilatos como sus ésteres (-)-mentolilo en formas ópticamente puras mediante recristalización selectiva de MeOH y n-pentano en escalas de varios cien kilos (Figura 1)7. Estos ésteres (-)-mentolílicos se pueden convertir fácilmente en sus ésteres etílicos o metílicos mediante transesterificación en presencia de carbonato de magnesio o potasio7. Estos compuestos también se pueden preparar fácilmente a escala de laboratorio a partir de las reacciones de alquil 2,3-dibromopropionatos o el triflato de vinilo de α-cetoster con 2-feniletilamina quiral seguido de la separación de la mezcla diastereomérica mediante cromatografía simple de columna flash8.
Una vez que tenemos aziridina-2-carboxilato quiral enantiopure, podemos sintetizar varias moléculas diana cíclicas y acíclicas que contienen nitrógeno biológicamente importantes basadas en transformaciones de grupos funcionales de carboxilato y reacciones de apertura de anillos de aziridina altamente regio- y estereoselectivas 6,9,10. La primera síntesis asimétrica conveniente se aplicó tanto para los enantiómeros de 5, 6-dihidrouracilo tipo productos naturales marinos biemamida B y D como potenciales inhibidores de TGF-β11,12. En segundo lugar, la síntesis diastereoselectiva de β-(aziridin-2-yl)-β-hidroxi cetonas se logró mediante la reacción aldol de Mukaiyama de 1-(1-feniletil)-aziridina-2-carboxaldehído ópticamente puro y varios silanos enol en presencia de ZnCl2, en alto rendimiento (>82%) con estereoselectividad casi perfecta (98:2 dr) a través de un estado de transición controlado por quelación. Estos fueron utilizados para la síntesis asimétrica de alcaloides epiallo-isomuscarinos 13,14,15.
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1. Síntesis de la mezcla diastereomérica del derivado de aziridina quiral (-)-mentolil éster (1)
2. Regio y aziridina estereoselectiva apertura del anillo por nucleófilo de azida para la síntesis total de biemamida B y biemamida D
3. Reacción estereoselectiva de Mukaiyama aldol con aziridina-2-carboxaldehído quiral y su abertura de anillo de aziridina regio y estereoselectiva por hidroxinucléfilo interno para la síntesis total de (-)- epiallo-somuscarina (17)
4. Caracterización de todos los productos
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Aquí, informamos la síntesis de aziridina-2-carboxilatos enantiopure. La mezcla diastereomérica de (R)-(1R,2 S,5 R)-2-isopropil-5-metilciclohexil1-((R)-1-feniletil)aziridina-2-carboxilato (2) y (S)-(1R,2S,5R)-2-isopropil-5-metilciclohexil1-((R)-1-feniletil)aziridina-2-carboxilato (3) (4,1 g, 90%) se prepararon en rendimiento cuantitativo a partir de 2,3 -dibromopropano (-)-éster de mentoloilo y (1R)-feniletilamina co...
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Las aziridinas como heterociclos de tres miembros que contienen nitrógeno tienen un enorme potencial para que los marciales o intermedios sintéticos de inicio preparen moléculas orgánicas ricas en nitrógeno. Según el grupo que contiene nitrógeno en el anillo, se clasifican como aziridinas "activadas" y "no activadas" cuya reactividad química y selectividad son diferentes. Sin embargo, hay métodos muy limitados disponibles para preparar esta valiosa aziridina en una forma ópticamente activa.
E...
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Los autores declaran que no hubo conflicto de intereses en este estudio.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF-2020R1A2C1007102 y 2021R1A5A6002803) con el Centro de Nuevas Direcciones en Síntesis Orgánica y una Subvención HUFS 2022.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| (2R)-1-[(1R)-1-Feniletil]-2-aziridinacárgamil ácido (-)-mentol éster, 98% | Sigma-Aldrich | 57054-0 | |
| (2S)-1-[(1R)-1-Feniletil]-2-aziridinacarboxilo Éster (-)-mentol | Sigma-Aldrich | 57051-6 | |
| Clorhidrato de 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimida | TCI | 424331-25 g | Nº CAS: 25952-53-8 |
| 1,4-dioxano | SAMCHUN | D0654-1 kg | Nº CAS: 123-91-1 |
| 1-hidroxibenzotriazol hidrato | Aldrich | 219-989-7-50 g | Nº CAS: 123333-53-9 |
| 2,6-lutidina | Alfa Aesar | A10478-AP, 500 mL | Nº CAS: 108-48-5 |
| acetonitrilo | SAMCHUN | A0127-18 L | Nº CAS: 75-05-8 |
| Acetonitrilo-d3 | Laboratorios de isótopos | g | Nº CAS: 2206-26-0 |
| Cloruro de aluminio hexahidratado | Aldrich | 231-208-1, 500 g | Nº CAS: 7784-13-6 |
| Espectrómetro Bruker AVANCE III HD (400 MHz) | Bruker | NA | |
| Cloroformo-d | Laboratorios de isótopos de Cambridge, | 100 g | Nº CAS: 865-49-6 |
| Diclorometano | SAMCHUN | M0822-18 L Nº | CAS: 75-09-2 |
| Dimetilsulfóxido-d6 | Cambridge Isotope Laboratories,25 | g | Nº CAS: 2206-27-1 |
| Etanol | EMSURE | 1009831000,1L | CAS No: 64-17-5 |
| Acetato de etilo | SAMCHUN | E0191-18 L | CAS No: 141-78-6 Espectros de |
| masas de alta resolución/MALDI-TOF/TOF Espectrometría de masas | AB SCIEX | 4800 Plus | Espectros de masas de alta resolución |
| JASCO P-2000 | JASCO | P-2000 | Para rotación óptica |
| Hidruro de litio y aluminio | TCI | L0203-100 g | Nº CAS: 16853-85-3 |
| L-Selectride, solución de 1 M en THF | Acros | 176451000, 100 mL | Nº CAS: 38721-52-7 |
| Metanol | SAMCHUN | M0585-18 L | Nº CAS: 67-56-1 |
| N-[(9H-fluoren-9-ilmetoxi)carbonilo]-β-alanina | TCI | F08825G-5 g | Nº CAS: 35737-10-1 |
| N-etildiisopropilamina | Aldrich | 230-392-0, 100 mL | Nº CAS: 7087-68-5 |
| n-hexano | SAMCHUN | H0114-18 L Nº | CAS: 110-54-3 |
| Niñhidrina | Alfa Aesar | A10409-250 g | Nº CAS: 485-47-2 |
| p-Anisaldehído | aldrich | A88107-5 g | Nº CAS: 123-11-5 |
| Hidrato de ácido fosfomolíbdico | TCI | P1910-100 g | Nº CAS: 51429-74-4 |
| Azida sódica | D.S.P | 703301-500 g | Nº CAS: 26628-22-8 |
| Hidruro de sodio 60% dispersión en aceite mineral | Sigma-Aldrich | 452912-100 g | Nº CAS: 7646-69-7 |
| Hidróxido de sodio | DUKSAN | A31226-1 kg | Nº CAS: 1310-73-2 |
| Sulfato de sodio | SAMCHUN | S1011-1 kg | Nº CAS: 7757-82-6 |
| Cromatografía en capa fina (TLC) | Merck | 100390 | |
| Terc-butildimetilsilil trifluorometanosulfonato, 98% | Aldrich | 274-102-0, 25 g | Nº CAS: 69739-34-0 |
| Tetrahidrofurano | SAMCHUN | T0148-18 L | Nº CAS: 109-99-9 |
| Trietiletilamina | DAEJUNG | 8556-4400-1 L Nº | CAS: 121-44-8 |
| Luz ultravioleta | Corea Ace Sci | TN-4C | 254 nm |
| Cloruro de zinc, anhidro, 98+% | Alfa Aesar | A16281-22100 g | Nº CAS : 7646-85-7 |
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