В этом исследовании мы получаем как энантиомеры азиридина-2-карбоксилата, которые используются в асимметричном синтезе алкалоидов, включая биемамид B и D, так и (-)-эпиалло-изомускарин.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этом исследовании мы получаем как энантиомеры азиридина-2-карбоксилата, которые используются в асимметричном синтезе алкалоидов, включая биемамид B и D, так и (-)-эпиалло-изомускарин.
Азотсодержащие гетероцикловые азиридины синтетически очень ценны для получения азациклических и ациклических молекул. Однако очень трудно и трудоемко производить азиридины в оптически чистых формах в больших масштабах для применения асимметричного синтеза аза-соединений. К счастью, мы успешно достигли как энантиомеров (2R)-, так и (2S)-азиридин-2-карбоксилатов с электрон-донорной α-метилбензиловой группой на кольцевом азоте в качестве неактивированных азиридинов. Эти исходные азиридины имеют две различные функциональные группы - высокореактивное трехчленное кольцо и универсальный карбоксилат. Они применимы при кольцевом раскрытии или кольцевом превращении с азиридином и в функциональном групповом превращении в другие из карбоксилата. Оба этих энантиомера использовали при получении биологически важных аминоациклических и/или аза-гетероциклических соединений асимметричным образом. В частности, в настоящем отчете описывается первый целесообразный асимметричный синтез обоих энантиомеров 5, 6-дигидроурациловых морских натуральных продуктов биемамида B и D в качестве потенциальных ингибиторов TGF-β. Этот синтез состоял из регио- и стереоселективной реакции открытия кольца азиридина-2-карбоксилата и последующего образования 4-аминотетерагидропиримидина-2,4-диона. Еще один пример в этом протоколе касался высокостимаселективной реакции Мукайяма азиридина-2-карбоксилата и силиленолового эфира после внутримолекулярного открытия кольца азиридина для обеспечения легкого и легкого доступа к (-)-эпиалло-изомускарину.
Небольшие кольца, состоящие из циклопропанов, оксиранов и азиридинов, содержатся в различных соединениях, таких как натуральные продукты и препараты 1,2. Они в основном используются в качестве исходных материалов, использующих их кольцевую деформацию. Среди трехкольцевых соединений азиридин изучен менее широко из-за его нестабильности и неконтролируемой реакционной способности3. Как показано на картах электростатических потенциалов (рисунок 1), группа, присоединенная к азиридиновому кольцу-азоту, будь то донорство электронов или притяжение электронов, делает основу азота различной. Это различие обеспечивает разительный контраст с реактивностью и селективностью соответствующих азиридинов.

Рисунок 1: Химические структуры «активированных» и «неактивированных» азиридинов и карты электростатических потенциалов их репрезентативных примеров N-метилазиридина и N-ацетилазиридина4. Эта цифра была изменена с разрешения Ranjith et al.4. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Когда кольцевой азот имеет электрон-выводящую группу, такую как сульфонат, фосфонат и карбамат, мы называем его «активированным» азиридином. Это легко реагирует с нуклеофилами, чтобы компенсировать его нестабильность с ограниченным объемом региохимии. Эти активированные азиридины получают различными каталитическими методами и используют в качестве исходного материала. Большая часть недавней химии азиридина имела дело с этими активированными азиридинами. Однако активированные азиридины страдают от определенных ограничений, обусловленных их нестабильностью и ограниченным объемом реакции на открытие кольца. С другой стороны, азиридины, несущие электрон-донорные заместители, такие как алкильные или замещенные алкильные группы, в кольцевом азоте, называемом «неактивированным»4, относительно стабильны в большинстве случаев и могут оставаться на стенде в течение длительного времени без значительного разложения. Нуклеофильные реакции открытия кольца неактивированного азиридина происходят путем образования ионов азиридиния. Большинство реакций открытия кольца азиридина и превращений колец протекают высокорегиохимическим образом. Однако очень немногие литературные отчеты обсуждают получение оптически чистых неактивированных азиридинов с заместителями в позициях С2 или С3 5,6.
В данной работе показано успешное получение α-метилбензилгрупп-содержащих хирал азиридин-2-карбоксилат производных, в частности (-)-ментолил(1R)-фенилэтилазиридин-2-карбоксилатов в качестве его диастереомерной смеси, из реакции 2,3-дибромпропионата и (1R)-фенилэтиламина. Из этой диастереомерной смеси энантиопура (1R)-фенилэтил-(2R)- и (2S)-азиридин-2-карбоксилаты в качестве их (-)-ментолиловых эфиров были получены в оптически чистых формах путем селективной рекристаллизации из MeOH и n-пентана на многосоткилометровых шкалах (рисунок 1)7. Эти (-)-ментолиловые эфиры могут быть легко преобразованы в их этиловые или метиловые эфиры путем переэтерификации в присутствии карбоната магния или калия7. Эти соединения также могут быть легко получены в лабораторных масштабах из реакций алкил-2,3-дибромпропионатов или винилэрифлата α-кетоэстера с хиральным 2-фенилэтиламином с последующим разделением диастереомерной смеси с помощью простой флэш-колоночной хроматографии8.
Получив энантиопуру хиральный азиридин-2-карбоксилат, можно синтезировать различные циклические и ациклические азотсодержащие биологически важные молекулы-мишени на основе функциональных групповых превращений карбоксилата и высокорегио- и стереоселективных реакций открытия азиридинового кольца 6,9,10. Первый целесообразный асимметричный синтез был применен для обоих энантиомеров 5, 6-дигидроурациловых морских натуральных продуктов биемамида В и D в качестве потенциальных ингибиторов TGF-β11,12. Во-вторых, диастереозелективный синтез β-(азиридин-2-ил)-β-гидроксикетонов был достигнут реакцией альдола Мукайяма оптически чистого 1-(1-фенилэтил)-азиридина-2-карбоксальдегида и различных еноловых силанов в присутствииZnCl2, в высоком выходе (>82%) с почти идеальной стереоселективностью (98:2 др) через хелатно-контролируемое переходное состояние. Они использовались для асимметричного синтеза эпиалло-изомускариновых алкалоидов 13,14,15.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Синтез диастереомерной смеси производного хирального азиридина (-)-ментолового эфира (1)
2. Регио и стереоселективное кольцо азиридина-открытие азидным нуклеофилом для общего синтеза биемамида В и биемамида D
3. Стереоселективная альдольная реакция Мукайяма с хиральным азиридином-2-карбоксальдегидом и его регио и стереоселективное азиридиновое кольцо- открытие внутренним гидроксинуклеофилом для полного синтеза (-)- эпиалло-сомускарина (17)
4. Характеристика всех продуктов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь мы сообщаем о синтезе энантиопуре азиридина-2-карбоксилатов. Диастереометрическая смесь (R)-(1R,2 S,5 R)-2-изопропил-5-метилциклогексил1-((R)-1-фенилэтил)азиридин-2-карбоксилат (2) и (S)-(1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил1-((R)-1-фенилэтил)азиридин-2-карбоксилат (3) (4,1 г, 90%) были получены в количественном выражении из 2,3-дибромпропана (-)-ментолового эфира и (1R)-фенилэтиламин, как показано в
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Азиридины как азотсодержащие трехчленные гетероциклы обладают огромным потенциалом для синтетических стартовых боевых или промежуточных продуктов для получения богатых азотом органических молекул. Исходя из группы, несущей на кольцевом кольце азот, они классифицируются как «активированные» и «неактивированные» азиридины, химическая реакционная способность и селективность которых различны. Однако доступны очень ограниченные методы приготовления этого ценного азиридина в оптически активной форме.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что в данном исследовании не было конфликта интересов.
Это исследование было поддержано Национальным исследовательским фондом Кореи (NRF-2020R1A2C1007102 и 2021R1A5A6002803) с Центром новых направлений в органическом синтезе и грантом HUFS 2022.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| (2R)-1-[(1R)-1-фенилэтил]-2-азиридинкарбоновая кислота (-)-ментоловый эфир, 98% | Sigma-Aldrich | 57054-0 | |
| (2S)-1-[(1R)-1-фенилэтил]-2-азиридинкарбоновая кислота (-)-ментоловый эфир | Sigma-Aldrich | 57051-6 | |
| 1-(3-Диметиламинопропил)-3-этилкарбодиимида гидрохлорид | TCI | 424331-25 г | CAS No: 25952-53-8 |
| 1,4-Диоксан | SAMCHUN | D0654-1 кг | CAS No: 123-91-1 |
| 1-Гидроксибензотриазола гидрат | Aldrich | 219-989-7-50 г | CAS No: 123333-53-9 |
| 2,6-лютидин | Alfa Aesar Aesar A10478-AP | , 500 мл | CAS No: 108-48-5 |
| Ацетонитрил | SAMCHUN | A0127-18 L | CAS No: 75-05-8 |
| Ацетонитрил-d3 | Кембриджские изотопные | г | CAS No: 2206-26-0 |
| Гексагидрат хлорида алюминия | Aldrich | 231-208-1, 500 г | CAS No: 7784-13-6 |
| Bruker AVANCE III HD (400 МГц) спектрометр | Bruker | NA | |
| Chloroform-d | Кембриджские изотопные лаборатории, | 100 г | CAS No: 865-49-6 |
| Дихлорметан | SAMCHUN | M0822-18 л | CAS No: 75-09-2 |
| Диметилсульфоксид-d6 | Кембриджские изотопные лаборатории,25 | г | CAS No: 2206-27-1 |
| Ethanol | EMSURE | 1009831000,1L | CAS No: 64-17-5 |
| Этилацетат | SAMCHUN | E0191-18 L | CAS No: 141-78-6 |
| Масс-спектрометрия высокого разрешения/MALDI-TOF/TOF Масс-спектрометрия | AB SCIEX | 4800 Plus | Масс-спектры высокого разрешения |
| JASCO P-2000 | JASCO | P-2000 | Для оптического вращения |
| Гидрид лития алюминия | TCI | L0203-100 г | CAS No: 16853-85-3 |
| L-Selectride, 1 М раствор в ТГФ | Acros | 176451000, 100 мл | CAS No: 38721-52-7 |
| Метанол | SAMCHUN | M0585-18 L | CAS No: 67-56-1 |
| N-[(9H-Fluoren-9-ylmethoxy)carbonyl]-β-аланин | TCI | F08825G-5 г | CAS No: 35737-10-1 |
| N-этилдиизопропиламин | Aldrich | 230-392-0, 100 мл | CAS No: 7087-68-5 |
| n-Hexane | SAMCHUN | H0114-18 L | CAS No: 110-54-3 |
| Нингидрин | Альфа Aesar A10409-250 | г | CAS No: 485-47-2 |
| -Анисальдегид | aldrich | A88107-5 г | CAS No: 123-11-5 |
| Гидрат фосфомолибдиновой кислоты | TCI | P1910-100 г | CAS No: 51429-74-4 |
| Азид натрия | D.S.P | 703301-500 г | CAS No: 26628-22-8 |
| Гидрид натрия 60% дисперсия в минеральном масле | Sigma-Aldrich | 452912-100 G CAS | No: 7646-69-7 |
| Гидроксид натрия | DUKSAN | A31226-1 кг | CAS No: 1310-73-2 |
| Сульфат натрия | SAMCHUN | S1011-1 кг | CAS No: 7757-82-6 |
| Тонкослойная хроматография (TLC) | Merck | 100390 | |
| Трет-бутилдиметилсилилтрифторметансульфонат, 98% | Aldrich | 274-102-0, 25 г | CAS NO: 69739-34-0 |
| Тетрагидрофуран | SAMCHUN | T0148-18 L | CAS No: 109-99-9 |
| Триэтилэтиламин | DAEJUNG | 8556-4400-1 L | CAS No: 121-44-8 |
| УФ-свет | Korea Ace Sci | TN-4C | 254 нм |
| Хлорид цинка, безводный, 98+% | Alfa Aesar Aesar A16281-22100 | г | CAS No: 7646-85-7 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.