Wydajna budowa lekopodobnych rusztowań bispirocyklicznych poprzez cykloaddycje organokatalityczne α-imino γ-laktonów i alkilolidenopirazlonów

Ta jedna, trójbiegunowa cykloaddycja zapewnia łatwy dostęp do wysoko funkcjonalizowanych związków bipirocyklicznych. Takie związki zawierają ważne rusztowania, które znaleziono w wielu naturalnych produktach, które wykazują ważną aktywność biologiczną. Możemy zastosować tę cykloaddycję organokatalityczną do przygotowania lub skompresowania rusztowań bispicyklicznych, które zawierają dwa chiralne centra spiralne w jednym kroku.

W wyniku tej reakcji pozwala uniknąć wysokich plonów i doskonałej stereoselektywności. Bardzo ważne jest, aby przed rozpoczęciem reakcji upewnić się, że wszystkie odczynniki i rozpuszczalniki są suche. Również reakcja cykloaddycji powinna być przeprowadzana w atmosferze argonu lub azotu.

Procedurę zademonstruje Yaping Cheng, doktorant z mojego laboratorium. Aby przygotować pirazolon, dodaj 45 mililitrów lodowatego kwasu octowego do 250 mililitrowej kolby okrągłodennej zawierającej mieszadło magnetyczne. Wymieszać roztwór w temperaturze pokojowej, dodając po jednym równoważniku hydrazyny i octanu etylu.

Następnie wyposażyć kolbę w chłodnicę zwrotną. Podgrzać kolbę reakcyjną do 120 stopni Celsjusza w łaźni olejowej, mieszając, przez trzy godziny. Po schłodzeniu kolby do temperatury otoczenia należy usunąć mieszadło magnetyczne za pomocą mieszadła.

Zagęścić mieszaninę reakcyjną za pomocą wyparki obrotowej w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Następnie dodać 20 mililitrów wody dejonizowanej do kolby reakcyjnej i przenieść roztwór do lejka separatora. Trzykrotnie ekstrahować warstwę wodną za pomocą 30 mililitrów octanu etylu.

Połącz warstwy organiczne w lejku separatora i umyj je dwukrotnie 50 mililitrami solanki. Suszyć połączone warstwy organiczne na bezwodnym siarczanie sodu przez godzinę. Następnie usuń siarczan sodu przez filtrację grawitacyjną.

Usunąć rozpuszczalnik z wyparki obrotowej, pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 35 stopni Celsjusza, aby wyizolować pirazolon. Aby przygotować pirozolinon alfa-arylidienowy, dodać jeden odpowiednik pirazolonu, jeden równoważnik benzaldehydu, 0,6 równoważnika tlenku magnezu i mieszadło magnetyczne do wysuszonej w piecu 100 mililitrowej kolby okrągłodennej w atmosferze azotu. Za pomocą hermetycznej strzykawki dodać 40 mililitrów bezwodnego acetonitrylu i wyposażyć kolbę reakcyjną w skraplacz zwrotny.

Podgrzać kolbę reakcyjną do 120 stopni Celsjusza w łaźni olejowej, mieszając przez 12 godzin. Monitorować postęp reakcji za pomocą chromatografii cienkowarstwowej lub TLC, używając mieszaniny eteru naftowego i octanu etylu w proporcji dwa do jednego jako eluentu. Po całkowitym spożyciu pirazolonu schłodzić kolbę reakcyjną do temperatury pokojowej.

Następnie odfiltruj tlenek magnezu za pomocą korka celitowego. Usuń nadmiar acetonitrylu za pomocą wyparki obrotowej pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 35 stopni Celsjusza. Oczyścić pozostałość za pomocą chromatografii kolumnowej z żelem krzemionkowym.

elucja eterem naftowym i octanem etylu w celu uzyskania produktu surowego. Dodać surowy produkt do 100-mililitrowej kolby Erlenmeyera, wyposażonej w mieszadło magnetyczne i dodać minimalną objętość 95 procent etanolu. Umieścić kolbę na gorącym talerzu i doprowadzić ją do delikatnego wrzenia, mieszając, aż całe ciało stałe się rozpuści.

Następnie wyjąć kolbę z płyty grzejnej i schłodzić ją powoli, bez żadnego mieszania, aby utworzyć produkt alfa-arylidien w postaci czystych kryształów. Aby przygotować alfa-imino gamma-lakton, dodaj po jednym równoważniku bromowodorku alfa-imino-gamma-butyrolaktonu, siarczanu magnezu, trietyloaminy i mieszadła magnetycznego do wysuszonej w piecu 100 mililitrowej kolby okrągłodennej w atmosferze azotu. Za pomocą hermetycznej strzykawki dodać 36 mililitrów bezwodnego dichlorometanu do kolby reakcyjnej i mieszać mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej przez godzinę.

Następnie dodaj do roztworu 1,1 ekwiwalentu pożądanego tiofen-d-formaldehydu i mieszaj przez kolejne 12 godzin. Monitorować postęp reakcji za pomocą TLC, stosując mieszaninę eteru naftowego i octanu etylu jako eluentu w proporcji cztery do jednego, aż do całkowitego zużycia laktonów. Następnie odfiltruj reakcję za pomocą bibuły filtracyjnej o wielkości nalewania od 30 do 50 mikronów.

Następnie dodaj pięć mililitrów wody dejonizowanej do powstałej mieszaniny i oddziel warstwę organiczną od fazy wodnej. Dwukrotnie wyekstrahować fazę wodną za pomocą 30 mililitrów dichlorometanu. Połącz warstwy organiczne w lejku separacyjnym i umyj je dwukrotnie 50 mililitrami solanki.

Suszyć połączone warstwy organiczne na bezwodnym siarczanie sodu przez godzinę. Usunąć siarczan sodu przez filtrację grawitacyjną. Następnie usuń rozpuszczalnik z wyparki obrotowej pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 35 stopni Celsjusza.

Dodać jeden odpowiednik alfa-arylidianu, odpowiedniki pirazolinu 1,2, alfa-imino-gamma-lakton i mieszadło magnetyczne do wysuszonej w piecu 15-mililitrowej kolby okrągłodennej w atmosferze azotu. Za pomocą hermetycznej strzykawki dodać 10 mililitrów bezwodnego eteru etylowego do kolby reakcyjnej. Następnie dodać do roztworu 0,1 równoważnik dwufunkcyjnego katalizatora skwaramidowego i wymieszać mieszaninę reakcyjną w temperaturze 40 stopni Celsjusza.

Monitoruj postęp reakcji za pomocą TLC. Używając mieszaniny eteru naftowego i octanu etylu w proporcji cztery do jednego jako eluentu. Po zakończeniu reakcji zagęścić mieszaninę za pomocą wyparki obrotowej w temperaturze 40 stopni Celsjusza.

Oczyszczać pozostałość za pomocą chromatografii kolumnowej z żelem krzemionkowym, eluując mieszaniną eteru naftowego i octanu etylu w proporcji cztery do jednego, aby uzyskać produkt końcowy. Scharakteryzuj produkt końcowy za pomocą widm NMR protonów i węgla za pomocą 400-megahercowego spektrometru NMR. Oznaczyć nadmiar enancjomeryczny produktu za pomocą chiralnej kolumny HPLC.

Reprezentatywny proces syntezy dwufunkcyjnego katalizatora skwalamidu przedstawiono tutaj. Badania przesiewowe różnych katalizatorów organicznych zaowocowały uzyskaniem C5 o doskonałej stereoselektywności i najwyższej wydajności. Dalsza optymalizacja rozpuszczalnika sugerowała, że eter etylowy jest preferowany w tym procesie syntezy.

Z powodzeniem przetestowano różne podstawniki dwóch syntonów spirocyklizacji z różnymi grupami funkcyjnymi przy użyciu zoptymalizowanych warunków reakcji modelu, zapewniając pożądane bispirocykle o dobrej lub doskonałej wydajności i stereoselektywności. Strukturę produktów bispirocyklicznych potwierdzono za pomocą spektroskopii protonowej i węglowej NMR. Reprezentatywne chromatogramy HPLC mają racemiczny i chiralny związek 3E, które są pokazane tutaj.

Krystalografia rentgenowska związku 3E ujawniła konfigurację absolutną jako 5S, 6R, 7R, 13R. Struktura monokrystaliczna 3E jest pokazana tutaj. Upewnij się, że wszystkie odczynniki i rozpuszczalniki są suche przed rozpoczęciem reakcji.

Reakcja powinna również odbywać się w atmosferze argonu lub azotu. Dzięki tej podobnej do leku produkcji bispirocyklicznej możemy badać ich aktywność biologiczną w celu zbadania ich potencjalnego wpływu na poziomy białek i komórek oraz ich zastosowań w odkrywaniu leków. Dzięki nowej taktyce naukowcy są w stanie zbadać możliwe funkcje biologiczne tych związków bipirocyklicznych, ich wpływ na aktywność proteomiczną i komórkową oraz mechanizmy wiązania krzyżowego.