Methodenartikel

One-pot magnetron-bijgewoonde conversie van anomere nitraat-esters naar Trichloroacetimidates

DOI:

10.3791/56610

⸱

15 januari 2018

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

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een 2-azido-1-nitraat-ester kan worden geconverteerd naar de corresponderende 2-azido-1-trichloroacetimidate in een één-pot-procedure. Het doel van het manuscript is om aan te tonen van de nut van de reactor van de magnetron in de synthese van de koolhydraten.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het doel van de volgende procedure is bedoeld als een demonstratie van de één-pot-omzetting van een 2-azido-1-nitraat-ester naar donateur glycosyl trichloroacetimidate. Na azido-nitratie van een glycal, de ester van de 2-azido-1-nitraat product kan worden gehydrolyseerd onder magnetron-bijgewoonde bestraling. Deze transformatie is meestal bereikt met sterk nucleofiele reagentia en uitgebreide reactietijden. Magnetron bestraling induceert hydrolyse, bij gebrek aan reagentia, met korte reactietijden. Na denitration, de intermediaire anomere alcohol wordt omgezet, in dezelfde pot, naar de overeenkomstige 2-azido-1-trichloroacetimidate.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Als gevolg van hun alomtegenwoordigheid in de moleculaire biologie zijn koolhydraten langdurige dedoelenvoorde chemische synthese. 1 , 2 , 3 de kern van elke succesvolle synthetische campagne is de juiste inzet van glycosylatie reacties op de oligosaccharide keten bouwen. 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 niet verrassend, er zijn een groot aantal methoden voor het installeren van glycosidebindingen. 13 , 14 the Koenigs-Knorr methode is een van de vroegst bekende procedures en omvat een glycosyl chloride of bromide (en) te koppelen met een alcoholische component, meestal onder zware metalen (kwik of zilver) activering. 15 verwante glycosyl fluoriden werden geïntroduceerd als donoren in 1981 door de groep Mukaiyama en wijdverbreide toepassing vanwege hun verhoogde thermische en chemische stabiliteit hebben gevonden. 16 aan de andere kant van het spectrum van reactiviteit zijn glycosyl jodiden, die veel meer reactief dan de andere halogenides. Verhoogde reactiviteit gaat gepaard met toegenomen stereocontrol, met name wanneer de vorming van α-linked oligosacchariden. 17 naast "haloglycosides", thioglycosides hebben gevonden brede utility, gedeeltelijk als gevolg van hun gemak van vorming, stabiliteit tot een veelheid aan omstandigheden en activering met elektrofiele reagentia. 18

De bovenstaande focus bij het omzetten van een anomere alcohol naar een "niet-zuurstof" bevattende, latente verlaten van de groep die wordt geactiveerd en uiteindelijk verdreven door een alcohol van een molecule acceptor manieren. Anomere zuurstof activering zoals beschreven door de school Schmidt, richt zich op de C1-zuurstof zelf, omzetten in een verlaten groep. 19 deze methode is de meest krachtige en meest gebruikte in de chemische glycosylatie reacties. Trichloroacetimidate donoren zijn gemakkelijk bereid uit een reducerende suiker en trichloroacetonitrile in aanwezigheid van een base zoals Kaliumcarbonaat (K2CO3) of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-Ono (DBU). Deze soorten zijn dan geactiveerd met behulp van Lewis zuren. 20

Onlangs hebben we gemeld dat 2-azido-1-trichloroacetimidate donoren rechtstreeks kunnen worden bereid uit glycals. Het proces bestaat uit een twee reactie, één-pot procedure van 2-azido-1-nitraat esters. 21 dit gedetailleerde protocol is bedoeld om beoefenaars te helpen bij het succesvol voltooien van de transformatie in hoog rendement. Van bijzonder belang is de eerste stap van de reeks, dat zich richt op thermische denitration onder magnetron - bijgestaan Verwarming. Wij hopen ook te verstrekken een visuele tutorial over het tewerkstellen van magnetron reactoren in de organische synthese.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. vertegenwoordiger magnetron-bijgestaan Denitration

  1. Plaats van de azido nitraat ester (1.0 equiv., 0,2 mmol) in een 8 mL flacon voor de reactie van de magnetron. De omvang van de reactie kan worden verhoogd tot verschillende mmol zonder nadelige effecten op de vooruitgang van de reactie.
  2. Los de ester azido-nitraat in 20% aq. aceton (0,1 M, 2,0 mL). Pyridine (5.0 equiv., 0,08 mL, 1,0 mmol) aan het reactievat toevoegen. De magnetron bestraling flacon van het GLB en het reactievat plaats in een magnetron reactor holte.
  3. De oplossing bij 120 ° C gedurende 15 minuten met roeren en een vaste greep tijd bestralen. De wacht tijd aangeeft hoelang de bestraling zal optreden bij de aangewezen temperatuur en de resulterende druk. Alle reacties op de gerapporteerde temperatuur verhit ramping gedurende 2 minuten. Monitor de temperatuur door een ingebouwde IR-sensor.
  4. Na 15 min, analyseren het reactiemengsel met behulp van Dunnelaagchromatografie (TLC) om te bevestigen van de consumptie van de grondstof. 1:1 ethylacetaat/hexanes als het eluent gebruiken.
    1. Visualiseer de TLC-plaat met behulp van ceric ammonium molybate vlek. De Rf van de reactieve en product zal variëren, maar de vermindering alcohol is over het algemeen 0.05 tot 0.1 lagere Rf dan de reactieve.

2. vorming van de trichloroacetimidate

  1. Na volledige consumptie van de grondstof, verdampen de oplosmiddelen tot een verminderde volume met behulp van een luchtvaartmaatschappij. Vervolgens verdund met (dichloormethaan) CH2Cl2 (1,0 mL) en gebruiken een spuit om te verwijderen van het water laag. Zodra het water laag is verwijderd, koel het reactiemengsel tot 0 ° C met een ijs-waterbad.
  2. Vervolgens DBU (10 eq, 0.3 mL, 1.9 mmol) en 2,2,2-trichloroacetonitrile (50 eq, 1,0 mL, 10 mmol) toevoegen aan het reactievat. Beide reagentia worden toegevoegd in overmaat en minimaal 1 equivalent van base en 1 equivalent van 2,2,2-trichloroacetonitrile nodig zijn.
  3. Laat het reactiemengsel te roeren terwijl de opwarming van de aarde tot kamertemperatuur. Toezicht op de reactie van TLC te bevestigen van de consumptie van de grondstof.
    1. 1:1 ethylacetaat/hexanes als het eluent gebruiken. Visualiseer de TLC-plaat met behulp van ceric ammonium molybate vlek. De R-f van de reactieve en product zal variëren.
  4. Na volledige consumptie van grondstof, het reactiemengsel overbrengen in een maatkolf van herstel en concentreren van het mengsel onder vacuüm bij 30 ° C. Verdamping van het oplosmiddel zal een ruwe lichtgeel tot bruin olie verstrekken.
  5. Zuiveren het ruwe product door silicagel kolom-chromatografie met een 1,5 cm chromatografie kolom en 1:4 ethylacetaat/hexanes als eluens. De fysische vorm van de imidaat zal variëren van molecule tot molecule.

figure-protocol-1
Figuur 1. Representatieve voorbeelden van de conversie van de één-pot van 2-azido-1-nitraat esters naar 2-azido-1-trichloroimidates. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De hierin beschreven technologie bleek op een pool van drie 2-azido-1-nitraat esters. In ieder geval was de eerste stap van de reactie compleet binnen 20 minuten.

figure-results-1
Figuur 2. Representatief voorbeeld van hydrolyse (1 ->2), en één-pot omzetting van 2-azido-1-nitraat ester van 1 (<...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het protocol beschreven in deze tutorial biedt een methode om esters van nitraat omzetten in nuttige, reactieve functionaliteit. In bredere zin heeft een reactor van de magnetron om uit te voeren specifieke manoeuvres in de loop van een koolhydraat-synthese in dienst het potentieel om moeilijke transformaties facile en routine. Ons doel in deze tutorial is om aan te tonen hoe te te behandelen van koolhydraten in de context van de magnetron bestraling.

In het geval van de reactie van de ouder, ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs wil erkennen Vanderbilt University en het Instituut voor chemische biologie voor financiële steun. Mr. Berkley Ellis en Prof. John McLean zijn erkend voor met hoge massa spectrale analyse.
 

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
230 400 mesh silica gelSiliCycle IncR10030B
TLC platesSiliCycle IncTLG-R10014B-527
Ceric ammonium molybdateSigma-AldrichA1343
Solvent StillMbraunMB-SPS-800
Infared spectrometerThermoThermo Electron IR100
Nuclear Magnetic ResonanceBruker400, 600 MHz
LC/MSThermo/DionexSingle quad, ESI
HRMSAgilentSynapt G2 S HDMS
Microwave reactorAnton ParrAnton Parr G10 Monowave 200
DBUSigma-Aldrich139009
CCl3CNSigma-AldrichT53805
PyridineSigma-Aldrich270970
AcetoneFisher ScientificA18-20Tech. grade
Phase separatorBiotage120-1901-A
Rotary evaporatorBuchiR-100

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nicolaou, K. C., Mitchell, H. J. Adventures in Carbohydrate Chemistry: New Synthetic Technologies, Chemical Synthesis, Molecular Design, and Chemical Biology A list of abbreviations can be found at the end of this article. Telemachos Charalambous was an inspiring teacher at the Pancyprian Gymnasium, Nicosia, Cyprus. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 40 (9), 1576-1624 (2001).
  2. Danishefsky, S. J., Allen, J. R. From the laboratory to the clinic: A retrospective on fully synthetic carbohydrate-based anticancer vaccines. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 39 (5), 836-863 (2000).
  3. Nicolaou, K. C., Hale, C. R. H., Nilewski, C., Ioannidou, H. A. Constructing molecular complexity and diversity: total synthesis of natural products of biological and medicinal importance. Chemical Society Reviews. 41 (15), 5185-5238 (2012).
  4. Zhu, X., Schmidt, R. R. New principles for glycoside-bond formation. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 48 (11), 1900-1934 (2009).
  5. Danishefsky, S. J., Bilodeau, M. T. Glycals in organic synthesis: The evolution of comprehensive strategies for the assembly of oligosaccharides and glycoconjugates of biological consequence. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 35 (13-14), 1380-1419 (1996).
  6. Bongat, A. F., Demchenko, A. V. Recent trends in the synthesis of O-glycosides of 2-amino-2-deoxysugars. Carbohydr. Res. 342 (3-4), 374-406 (2007).
  7. Feizi, T., Fazio, F., Chai, W. C., Wong, C. H. Carbohydrate microarrays - a new set of technologies at the frontiers of glycomics. Curr. Opin. Struct. Biol. 13 (5), 637-645 (2003).
  8. Palmacci, E. R., Plante, O. J., Seeberger, P. H. Oligosaccharide synthesis in solution and on solid support with glycosyl phosphates. Eur. J. Org. Chem. (4), 595-606 (2002).
  9. Stallforth, P., Lepenies, B., Adibekian, A., Seeberger, P. H. 2009 Claude S. Hudson Award in Carbohydrate Chemistry. Carbohydrates: a frontier in medicinal chemistry. J. Med. Chem. 52 (18), 5561-5577 (2009).
  10. Danishefsky, S. J., Mcclure, K. F., Randolph, J. T., Ruggeri, R. B. A Strategy for the Solid-Phase Synthesis of Oligosaccharides. Science. 260 (5112), 1307-1309 (1993).
  11. Demchenko, A. V. Stereoselective chemical 1,2-cis O-glycosylation: From 'sugar ray' to modern techniques of the 21st century. Synlett. (9), 1225-1240 (2003).
  12. Fraserreid, B., Wu, Z. F., Udodong, U. E., Ottosson, H. Armed-Disarmed Effects in Glycosyl Donors - Rationalization and Sidetracking. J. Org. Chem. 55 (25), 6068-6070 (1990).
  13. Bohe, L., Crich, D. A propos of glycosyl cations and the mechanism of chemical glycosylation; the current state of the art. Carbohydr. Res. 403, 48-59 (2015).
  14. Toshima, K., Tatsuta, K. Recent Progress in O-Glycosylation Methods and Its Application to Natural-Products Synthesis. Chem. Rev. 93 (4), 1503-1531 (1993).
  15. Koenigs, W., Knorr, E. Ueber einige Derivate des Traubenzuckers und der Galactose. Chem. Ber. 34 (1), 957-981 (1901).
  16. Mukaiyama, T., Murai, Y., Shoda, S. An Efficient Method for Glucosylation of Hydroxy Compounds Using Glucopyranosyl Fluoride. Chem. Lett. (3), 431-432 (1981).
  17. Meloncelli, P. J., Martin, A. D., Lowary, T. L. Glycosyl iodides. History and recent advances. Carbohydrate Research. 344 (9), 1110-1122 (2009).
  18. Lian, G., Zhang, X., Yu, B. Thioglycosides in carbohydrate research. Carbohydr. Res. 403, 13-22 (2015).
  19. Schmidt, R. R., Kinzy, W. Anomeric-Oxygen Activation for Glycoside Synthesis - the Trichloroacetimidate Method. Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry. 50, 21-123 (1994).
  20. Schmidt, R. R., Toepfer, A. Glycosylation with highly reactive glycosyl donors: efficiency of the inverse procedure. Tetrahedron Lett. 32 (28), 3353-3356 (1991).
  21. Keith, D. J., Townsend, S. D. Direct, microwave-assisted substitution of anomeric nitrate-esters. Carbohydr. Res. 442, 20-24 (2017).
  22. Bukowski, R., et al. Synthesis and Conformational Analysis of the T-Antigen Disaccharide(B-D-Gal-(1->3)-a-D-GalNAc-OMe). Eur. J. Org. Chem. 14, 2697-2705 (2001).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Synthese van trichloroacetimidaatazidonitraatesterone pot procedureoligosacharidedonorenhydrolysereactieDBU trichloroacetonitrilesilicagelchromatografieTLC monitoringrotatieverdamper

Gerelateerde artikelen