Solid-phase synthese van [4.4] Spirocyclic Oximes
6 februari 2019
Hier presenteren we een protocol om aan te tonen van een efficiënte methode voor de synthese van spirocyclic heterocycles. De vijf-stap proces maakt gebruik van solid-phase synthese en regenereren van Michael linker strategieën. Over het algemeen moeilijk te synthetiseren, presenteren we een aanpasbare methode voor de synthese van spirocyclic moleculen anders ontoegankelijk is voor andere moderne benaderingen.
Deze vaste fase organische synthetische techniek kan toepassingen vinden in de bouw van een combinatorische bibliotheek, terwijl synthese van het spirocyclische heterocycles, die kunnen worden getest op anti-kanker activiteiten met behulp van bioassays. Hoewel deze methode kan worden gebruikt voor de synthese van spirocyclische verbindingen, kan het ook worden toegepast op andere kleine moleculen, zoals isoxazolines en isoxazoles. Om te beginnen met de synthese, toe te voegen aan een 25 millileter vaste-fase reactievat een gram REM-hars, 20 millileters dimethylformamide, en 2,4 milliliter furfurylamine.
Dop het vat af en roer het 24 uur op een shaker bij kamertemperatuur om de hars te laden met furfurylamine. Giet vervolgens de furfurylamine dragende hars af en roer het gedurende ongeveer drie minuten in vijf milliliter DMF om het te wassen. Daarna was je de hars vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter dichloormethaan om de hars op te zwellen, en vijf milliliter methanol om de hars samen te trekken.
Droog vervolgens de hars grondig met perslucht, die meestal ongeveer 30 minuten duurt. Voeg vervolgens in een goed geventileerde rookkap 1,48 milliliter triethylamine, 10 milliliter waterwaterkleur en 637 gram bèta nitrostyreen toe aan de droge furfurylamine met hars. Voeg een milliliter trimethylsilylchloride toe aan het reactiemengsel.
En laat het vat open totdat het mengsel klaar is met het afgeven van hydrochloridegas. Dop het vat af en roer het mengsel 48 uur op kamertemperatuur om de isoxazool tussenpersoon te vormen. Voeg daarna vijf milliliter methanol toe om de reactie te doven.
Schud het mengsel gedurende drie minuten, en laat het weken voor twee minuten. Giet de hars af en was het vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol. Droog de gewassen hars grondig met perslucht.
Voeg vervolgens een milliliter watervrije tetrahydrofuran toe aan de droge hars. Voeg vervolgens 1,24 milliliter van een een molaire oplossing van tetra-n-butylammonium flouride toe in de THF en roer het mengsel 12 uur op kamertemperatuur om de isoxazolering te openen. Daarna, stam de hars en was het met vijf milliliter THF, gevolgd door vier wasbeurten afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol.
Droog de hars grondig met perslucht. Voeg vervolgens vijf milliliter DMF toe aan de hars, gevolgd door een milliliter een bromooctaan. Roer het mengsel gedurende 24 uur bij kamertemperatuur om de quaternaire amine te vormen.
Giet de hars af en was het met vijf milliliter DMF. Was de hars nog vier keer, afwisselend DCM en methanol, en droog met perslucht. Voeg vervolgens drie milliliter DCM toe aan de droge hars, gevolgd door 1,5 milliliter TEA.
Roer het mengsel gedurende 24 uur om de spirocyclische oxime uit de polymeersteun te klemmen. Verzamel vervolgens het ruwe product in een flacon of kolf. Was de hars vier keer, afwisselend DCM en methanol, en verzamel de wasbeurten in de productbladl.
Verwijder vluchtige stoffen uit het productmengsel op een roterende verdamper. Trituraat het ruwe product vervolgens met 5 milliliter kokend methanol en verwijder de vloeistof voorzichtig. Was de hars twee maal met vijf milliliter porties DCM en droog deze met perslucht voor hergebruik in latere experimenten.
Spirocyclische ossen met verschillende substituenten werden gesynthetiseerd met een uitstekende stereoselectiviteit. De totale opbrengst geeft een gemiddelde van 80 tot 88% rendement voor elke synthetische stap. De reactie vordert door de isoxazool ring opening kan worden gevolgd door IR spectroscopie.
Over het algemeen worstelen individuen die nieuw zijn op deze methode met het selecteren van de juiste polymeerondersteuning linker. Het is essentieel dat de linker robuust is voor alle reactieomstandigheden tijdens de synthese. Tijdens een poging deze procedure, vergeet niet om te wassen en droog de hars voor de volgende reactie stap.
Overgebleven reagentia van de vorige stap zullen de algehele synthese bemoeilijken en de opbrengst en zuiverheid van het spirocyclische product beïnvloeden.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een organische synthesetechniek in de vaste fase voor de efficiënte synthese van spirocyclische heterocycli. De methode bestaat uit een proces in vijf stappen waarbij gebruik wordt gemaakt van regenererende Michael-linkerstrategieën, waardoor deze aanpasbaar is voor diverse spirocyclische moleculen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Organische chemie
- Synthetische methoden
- Farmaceutische toepassingen
Achtergrond
- Spirocyclische verbindingen zijn over het algemeen moeilijk te synthetiseren.
- Deze verbindingen kunnen worden getest op anticanceractiviteiten.
- De methode kan ook worden toegepast op andere kleine moleculen.
- Synthese in vaste fase maakt een efficiënte generatie van verbindingen mogelijk.
Doel van de studie
- Om een aanpasbare methode voor de synthese van spirocyclische heterocycles te demonstreren.
- Om een protocol te bieden dat kan worden gebruikt bij de constructie van combinatorische bibliotheken.
- Om de potentiële toepassingen van de gesynthetiseerde verbindingen in bioassays te onderzoeken.
Gebruikte methoden
- Laden van REM-hars met furfurylamine in een reactievat voor vastefasesynthese.
- Agiteren van de hars gedurende 24 uur bij kamertemperatuur.
- Wassen van de hars met DMF en afwisselende oplosmiddelen.
- Toepassen van een vijfstaps syntheseproces voor spirocyclische verbindingen.
Belangrijkste resultaten
- De methode synthetiseert met succes spirocyclische heterocycli.
- Aangetoonde efficiëntie bij het genereren van verbindingen die anders ontoegankelijk zouden zijn.
- Potentiële toepassingen in de ontwikkeling van antikankermedicijnen.
- Veelzijdigheid voor het synthetiseren van andere kleine moleculen zoals isoxazolinen.
Conclusies
- Dit protocol biedt een waardevol hulpmiddel voor organische synthese.
- Het opent wegen voor verder onderzoek in de medicinale chemie.
- De efficiëntie van de methode zou processen voor geneesmiddelenontwikkeling kunnen verbeteren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Deze methode voor vaste-fase-synthese maakt een efficiënte constructie van spirocyclische heterocycles mogelijk, welke waardevolle scaffolds zijn in de medicinale chemie vanwege hun structurele rigiditeit en potentiële bioactiviteit. De benadering ondersteunt de generatie van combinatorische bibliotheken voor vroege targetvalidatie en fenotypische screeningscampagnes. Door een hoge opbrengst, spoorloze productvrijgave en herbruikbaarheid van de hars te bieden, worden de synthesetijden en kosten in hit-to-lead optimalisatie-workflows verminderd.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt de snelle generatie van structureel diverse spirocyclische verbindingen mogelijk voor het onderzoeken van biologische targets en padmodulatie.
- Operationele waarde: Ondersteunt hit-identificatie via toegankelijke synthese van complexe heterocycli die moeilijk te produceren kunnen zijn via methoden in de vloeistoffase.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Levert zuivere, kwantificeerbare verbindingen die geschikt zijn voor biochemische en celgebaseerde assays gericht op oncogene pathways.
- Operationele waarde: Vergemakkelijkt de standaardisatie van assays via een consistente kwaliteit van de verbindingen en een eenvoudige zuivering door middel van filtratie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om structuur-activiteitsrelaties te onderzoeken in spirocyclische systemen die relevant zijn voor de ontwikkeling van antikankergebaseerde geneesmiddelen.
- Operationele waarde: Ondersteunt de preklinische voortgang door verbindingen te leveren met een gedefinieerde stereochemie en een hoge diastereoselectiviteit.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen vroege discovery-workflows, waarbij lead-identificatie via bibliotheeksynthese wordt ondersteund en voortgang naar preklinische evaluatie mogelijk wordt gemaakt via betrouwbare productie van verbindingen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing door diverse spirocyclische scaffolds te genereren voor studies naar target-interactie.
- Screening: Levert assay-ready verbindingen met een hoge zuiverheid en opbrengst, wat betrouwbare dosis-responsprofilering mogelijk maakt.
- Analytics: Maakt reactiemonitoring via IR-spectroscopie mogelijk, waardoor real-time feedback op de voortgang van de synthese wordt verkregen.
- Translationeel Onderzoek: Produceert verbindingen met antikankerpotentieel die kunnen worden geëvalueerd in ziekte-relevante modellen.
- Enterprise Reuse: Beschikt over een regenererend Michael-linker-systeem dat meerdere gebruikscycli mogelijk maakt, wat de kostenefficiëntie over projecten heen verhoogt.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Maakt toegang tot stereogedefinieerde spirocyclische oximen met een hoge diastereoselectiviteit mogelijk, waardoor de betrouwbaarheid van de targettoestanden wordt verbeterd.
- Operationele waarde: Biedt hoge opbrengsten (80–88% per stap), eenvoudige zuivering op basis van filtratie en oplosmiddelcompatibiliteit voor schaalbare uitvoering.
- Strategische waarde: Vermindert het risico op uitval door betrouwbare toegang te bieden tot complexe heterocycli voor SAR-exploratie.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering door snelle, reproduceerbare generatie van analogen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in organische synthese op vaste fase en linkerchemie.
- Vereist standaard reactievaten voor vaste fase, schudmachines en perslucht voor het drogen.
- Vraagt om consistente was- en droogprotocollen tussen de stappen om kruiscontaminatie te voorkomen.
- Vertrouwt op IR-spectroscopie voor reactiemonitering vanwege de beperkingen van NMR-analyse bij vaste dragers.
- De prestatie hangt af van de compatibiliteit van het polymeer/de linker met meerstaps reactiecondities met basen, elektrofielen en fluoridebronnen.
![Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F60786.jpg%3Fv%3D2026-07-04T08%253A08%253A27.000Z&w=384&q=75)
