Summary
Une 2-azido-1-nitrate-ester peut être converti à la correspondante 2-azido-1-trichloroacétimidate dans une procédure d’un pot. Le but du manuscrit est de démontrer l’utilité du réacteur à micro-ondes dans la synthèse de glucides.
Abstract
L’objectif de la procédure suivante est de fournir une démonstration de la conversion d’un pot d’un 2-azido-1-nitrate-ester à un donateur de glycosyl trichloroacétimidate. La suite azido-nitration d’un glycal, l’ester de 2-azido-1-nitrate produit peut être hydrolysé sous irradiation assistée par micro-ondes. Cette transformation est habituellement obtenue à l’aide de réactifs nucléophiles fortement et étendue des temps de réaction. Four micro-ondes irradiation induit hydrolyse, en l’absence de réactifs, avec des temps de réaction courts. Suite de dénitration, l’alcool anomère intermédiaire est convertie, dans la même casserole, pour le 2-azido-1-trichloroacétimidate correspondant.
Introduction
En raison de leur omniprésence en biologie moléculaire, glucides ont été longue date cible pour la synthèse chimique. 1 , 2 , 3 au cœur de tout succès de la campagne synthétique est le déploiement correct de réactions de glycosylation pour construire la chaîne oligosaccharidique. 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 il n’est pas surprenant, il y a un grand nombre de méthodes pour installer des liaisons glycosidiques. 13 , 14 le Koenigs-Knorr méthode est une des procédures plus anciens connus et implique une glycosyl chlorure ou bromure de couplage avec des constituants alcooliques, généralement sous les métaux lourds (mercure ou argent) d’activation. 15 fluorures glycosyl connexes ont été introduits comme donneurs en 1981 par le groupe de Mukaiyama et ont trouvé une application généralisée en raison de leur stabilité chimique et thermique accrue. 16 à l’extrémité opposée du spectre réactivité sont glycosyl iodures, qui sont beaucoup plus réactifs que les autres halogénures. Réactivité accrue s’accompagne de stereocontrol accrue, particulièrement quand formant des oligosaccharides liés à α. 17 en plus de « haloglycosides », thioglycosides ont trouvé large utilitaire, en partie, grâce à leur facilité de formation, stabilité à une multitude de conditions réactionnelles et l’activation avec réactifs électrophiles. 18
Les méthodes décrites ci-dessus se concentrer sur la conversion d’un alcool anomère à un « non-oxygène » contenant, latent, laissant le groupe qui est activé et finalement déplacée par un alcool d’une molécule d’accepteur. Activation d’oxygène anomère telle que décrite par l’école de Schmidt, se concentre sur convertir l’oxygène C1 lui-même, à un groupe partant. 19 cette méthode est la plus puissante et largement utilisé dans les réactions chimiques de glycosylation. Trichloroacétimidate donneurs sont facilement préparés d’un sucre réducteur et le trichloroacétonitrile en présence d’une base tels que le carbonate de potassium (K2CO3) ou 1, 8-diazabicyclo [5.4.0] undéc-7-ène (DBU). Ces espèces sont alors activés à l’aide d’acides de Lewis. 20
Récemment, nous avons signalé que 2-azido-1-trichloroacétimidate donateurs peuvent être préparés directement de glycals. Le processus implique une réaction deux, procédure monotope esters 2-azido-1-nitrate. 21 ce protocole détaillé est destiné à aider les professionnels à avoir réussi la transformation avec un rendement élevé. D’intérêt particulier est la première étape de la séquence, qui se concentre sur la dénitration thermique sous micro-ondes - assistée par chauffage. Nous espérons également à fournir un tutoriel visual sur employant des micro-ondes réacteurs en synthèse organique.
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Protocol
1. représentant micro-ondes-assistée dénitration
- Placer l’ester de nitrate azido (1.0 équiv., 0,2 mmol) dans un flacon de réaction de micro-ondes de 8 mL. L’ampleur de la réaction peut être augmentée à plusieurs mmol sans aucun effet indésirable sur l’avancement de la réaction.
- Dissoudre l’ester azido-nitrate dans 20 % AQ. acétone (0,1 M, 2,0 mL). Ajouter pyridine (5,0 équivalent, 0,08 mL, 1,0 mmol) dans la cuve de réaction. Boucher le flacon d’irradiation hyperfréquence et placez la cuve dans une cavité de réacteur de micro-ondes.
- Irradier la solution à 120 ° C pendant 15 min en remuant et avec un temps de cale fixe. Le temps d’attente représente combien de temps l’irradiation aura lieu à la température désignée et la pression qui en résulte. Toutes les réactions à la température de la chaleur sur une période de rampe de 2 minutes. Surveillez la température par un capteur intégré IR.
- Après 15 min, analyser le mélange réactionnel à l’aide de chromatographie sur couche mince (CCM) pour confirmer la consommation des matières premières. Utiliser l’acétate d’éthyle/hexanes de 1:1 comme l’éluant.
- Visualiser la plaque TLC à l’aide de teinture de molybate d’ammonium cérique. La Rf du réactif et du produit peut varier, mais la réduction de l’alcool est en général de 0,05 à 0,1 inférieur Rf que le réactif.
2. formation de le trichloroacétimidate
- La suite de la consommation totale des matières premières, laisser évaporer le solvant à un diminution du volume à l’aide d’une compagnie aérienne. Ensuite, diluer avec (dichlorométhane) CH2Cl2 (1,0 mL) et utiliser une seringue pour enlever la couche d’eau. Une fois enlevée la couche d’eau, laissez refroidir le mélange réactionnel à 0 ° C à l’aide d’un bain d’eau glacée.
- Ensuite, ajoutez DBU (eq 10, 0,3 mL, 1,9 mmol) et 2,2,2-Trichloroacétonitrile (eq 50, 1,0 mL, 10 mmol) dans la cuve de réaction. Les deux réactifs sont ajoutés en excès et un minimum de 1 équivalent de base et 1 équivalent de 2,2,2-trichloroacétonitrile sont nécessaires.
- Laissez le mélange réactionnel à remuer tout en réchauffant à température ambiante. Surveiller la réaction de TLC pour confirmer la consommation des matières premières.
- Utiliser l’acétate d’éthyle/hexanes de 1:1 comme l’éluant. Visualiser la plaque TLC à l’aide de teinture de molybate d’ammonium cérique. La Rf du réactif et du produit peut varier.
- Après la consommation complète du matériel de départ, transférer le mélange réactionnel dans un ballon de récupération et de concentrer le mélange dans l’abstrait à 30 ° C. Évaporation du solvant fournira un brut jaune pâle à brun huile.
- Purifier le produit brut par chromatographie sur colonne de gel de silice avec une colonne de chromatographie de 1,5 cm et 1:4 l’acétate d’éthyle/hexanes comme éluant. La forme physique de l’imidate variera de molécules.
Figure 1. Exemples représentatifs de la conversion d’un pot d’esters 2-azido-1-nitrates en 2-azido-1-trichloroimidates. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Representative Results
La technologie décrite ci-après a été démontrée sur un pool de trois esters 2-azido-1-nitrate. Dans chaque cas, la première étape de la réaction était complète en 20 minutes.
Figure 2. Un exemple représentatif de l’hydrolyse (1 ->2) et la conversion d’un pot d’ester 2-azido-1-nitrate de 1 (1->3). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
(2S,3R,4S,5S,6R)-2-(((2R,3S,4R,5R,6R)-4-acetoxy-2-(acetoxymethyl)-5-azido-6-(imino(2l3-trichloran-2-yl)methoxy)tetrahydro-2H-pyran-3-yl)oxy)-6-(acetoxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacétate (3) Un mélange de 11:1:6 (alpha manno- / alpha gluco-/ beta gluco-) configuré azidonitrate esters 1 (1,0 équivalent, 0,133 g, 0,20 mmol) a été dissous dans l’acétone 20 % AQ. (2,0 mL) et traités avec la pyridine (5,0 équivalent, 1,0 mmol, 0,8 mL). La réaction était chauffée par irradiation micro-ondes jusqu'à 120 ° C pendant 10 min. Ensuite, le mélange réactionnel est refroidi à 0 ° C et traité par CH2Cl2 (1,0 mL). La phase aqueuse de la réaction a été supprimée. Ensuite, la réaction a été ajoutée DBU (10 équivalent, 0,3 mL, 1,9 mmol) et 2,2,2-Trichloroacétonitrile (50 équivalent, 1,0 mL, 10 mmol). 15 la réaction pouvait se réchauffer à rt. Après la consommation complète des matières premières, le mélange a été concentrée dans l’abstrait. Le pétrole brut a été purifié par chromatographie flash (10:3 - 1:1 hexanes / EtOAc) pour donner un 5:1 (gluco-/ manno-) mélange de produits imidates alpha 3 (0,133 g, 0,174 mmol, 87 % au total). Dans ces conditions réactionnelles, le matériel de départ manno-configuré est plus résistant à l’hydrolyse tel que mentionné précédemment. Dans cette réaction, > 95 % de la matière première de gluco-configuré a été avec succès converti en alpha 3 imidates alors que 62 % de la manno-matériel configuré de départ a été convertie en produit imidate. Données spectroscopiques ont convenu avec les données rapportées antérieurement,21. Comme un mélange d’isomères de C-2 complexes : 1H RMN (400 MHz, CDCl3) δ 8.64 (s, 1 H), 6.46 (d, J = 3,6 Hz, 1 H), 5,54 (m, J = 9,6 Hz), 5,33 (d, J = 3,6 Hz), 5.11 (dd, J = 10,6 Hz, J = 7,9 Hz), 5.04 (dd, J = 9.6, 3,6 Hz), 4.93 (dd, J = 10,6, 3,6 Hz, 1 H), 4.49 (d, J = 7,9 Hz, 1 H), 4.48 (m, 1 H), 4.10 (m, 4 H), 3,85 (m, 2 H), 2.14 (s, 3 H), 2.09 (s, 3 H,), 2.06 (s, 3 H), 2.02 (s, 6 H), 1,99 (s, 3 H), 1,95 (s, 3 H) ; 13 C RMN (100 MHz, CDCl3) δ 171,2, 170,4, 170.2, 170.1, 169,4, 169.2, 169,0, 162,1, 101.3, 92,9, 76,6, 71,2, 70,9, 70,8, 69,8, 69,5, 69,2, 66,7, 61,5, 60,8, 21.1, 21,0, 20,7, 20,6.
Figure 3. Un exemple représentatif de l’hydrolyse (4 ->5) et la conversion d’un pot d’ester 2-azido-1-nitrate de 4 (4->6). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
((acétate de 3aR,4R,7R,7aR)-7-azido-6-hydroxy-2,2-dimethyltetrahydro-4H-[1,3]dioxolo[4,5-c]pyran-4-yl)methyl (6). Azidonitrate ester 4 (1,0 équivalent, 0,150 g, 0.451 mmol) dans une solution d’eau/acétone (4,0 mL) 1:4 et la pyridine (5,0 équiv., 0,18 mL, 2,26 mmol) a été chauffée par irradiation hyperfréquence à 110 ° C pendant 10 min. Ensuite, la réaction fut vial était concentrée sous un courant d’air pour réduire le mélange de solvant à ~1/2 son volume initial. Le mélange réactionnel brut a été ajouté CH2Cl2 (4,0 mL). La phase aqueuse de la réaction a été supprimée. Ensuite, la réaction a été ajoutée DBU (2,0 équivalent, 0,14 mL, 0.90 mmol) et 2,2,2-Trichloroacétonitrile (10 équivalent, 0,45 mL, 4,51 mmol) à 0 ° C. À 30 min., la réaction était concentrée à une huile brute de brun foncé. Le pétrole brut a été transmis par le biais d’une fiche de gel de silice dans un entonnoir filtrant et concentré puis purifié par chromatographie flash (2,5 EtOAc/hexanes) pour donner un mélange (alpha/bêta) de 34 : 1 imidates 6 (0,189 g, 0.438 mmol, > 95 %) comme étant une huile jaune. Données spectroscopiques ont convenu avec les données rapportées antérieurement,21. Rƒ 0,26 (1:3 EtOAc/hexanes) ; [Α] D20 +6,63 ° (c 0,3, CHCl3) ; IR (film mince, cm-1) 3943.02, 3689.98, 3053.89, 2986.53, 2684.50, 2409.92, 2304.81, 2115.20, 1735.63, 1674.77, 1616.82, 1421.56, 1265.14, 741.47, 705.37 ; RMN du 1H (400 MHz, CDCl3) : anomère alpha δ8.75 (s, 1 H), 6.34 (d, J = 3,4 Hz, 1 H), 4.48 (dd, 1 H, J = 5.5, 7,9 Hz, 1 H), 4.44-4.24 (m, 4 H), 3,76 (dd, J = 3,4, 7,7 Hz, 1 H), 2.04 (s, 3 H), 1,54 (s, 3 H), 1,36 (s, 3 H) ; 13C (100 MHz, CDCl3) : δ170.69, 160.47, 110,54, 94,34, 90.67, 73,35, 72,32, 68.13, 63.13, 60.11, 27.92, 26,00, 20,75 ; HRQ-TOF/MS (m/z) : montant annuel calculé pour [M+Na]+, C13H17Cl3N4O6, 453.0111, trouvé à 453.1277.
Figure 4. Un exemple représentatif de l’hydrolyse (7 ->8) et la conversion d’un pot d’ester 2-azido-1-nitrate de 7 (7->9). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Diacétate de 2R,3S,4R,5R,6R)-2-(acetoxymethyl)-5-azido-6-(2,2,2-trichloro-1-iminoethoxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4-diyl et (2R,3S,4R,5S,6R)-2-(acetoxymethyl)-5-azido-6-(2,2,2-trichloro-1-iminoethoxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4-diyl diacétate (9). Un 1:14.4:27.4 (bêta gluco- / alpha manno- / alpha gluco-) mélange de triacétate 7 (1,0 équivalent, 0,438 g, 1,164 mmol) dans une solution d’eau/acétone (10,0 mL) 1:4 et la pyridine (5,0 équivalent, 0,47 mL, 5,82 mmol) a été chauffée par irradiation hyperfréquence à 120 ° C pendant 20 min. Puis, le flacon de réaction était concentré sous un courant d’air pour réduire la quantité de mélange de solvants initiale à ~1/2 de son volume initial. Le mélange réactionnel brut a été ajouté CH2Cl2 (10,0 mL). La phase aqueuse de la réaction a été supprimée. Ensuite, la réaction a été ajoutée DBU (1,0 équiv., 0,18 mL, 1,164 mmol) et 2,2,2-Trichloroacétonitrile (10 équivalent, 1,2 mL, 11,64 mmol) à 0 ° C. À 1 h, la réaction était une lumière orange et le pH de la réaction de mélange a été 7. DBU supplémentaire (1,0 équiv., 0,18 mL, 1,164 mmol) a été ajouté et la réaction s’est rapidement transformée sa caractéristique couleur brun foncé. À 3 h, la réaction était concentrée à l’huile brute de brun foncé. Le pétrole brut a été purifié par chromatographie flash (2,5 EtOAc/hexanes) pour donner une 1 : 1.7 gluco- / manno - configuré mélange d’alpha imidate 9 (g 0,3758, 0.790 mmol, 68 %) comme étant une huile jaune. Données spectroscopiques ont convenu avec les données rapportées antérieurement,21. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3) : comme un complex mélange d’isomères : δ 8.68 (s), 6.51 (d, J = 3,7 Hz), 5.51 (m), 5.13 (m), 5.09 (dd, J = 10.3, 3,7 Hz), 4.24 (dd, J = 12,0, Hz 3,8), de 4.19-4.15 (m) 4.09 (dd, J = 12,0, 1,8 Hz), 2.02 (s) , 2.00 (s), 1,98 (s), 1,97 (s) ; 13 RMN du 13C (100 MHz, CDCl3) : δ 170,5, 170,0 169,8, 169,5, 160,7, 92,9, 90,7, 70,0, 69,8, 69,7, 67,7, 61,4, 20.7, 20,6, 20,5.
Figure 5. 1 H et 13C spectres de 3. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 6. 1 H et 13C spectres de 6. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 7. 1 H et 13C spectres de 9. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Le protocole décrit dans ce tutoriel fournit une méthode pour convertir des esters nitrates aux fonctionnalités utiles et réactive. Dans un sens plus large, utilisant un réacteur de micro-ondes à toutes les manœuvres spécifiques au cours d’une synthèse de glucides a le potentiel pour faire des transformations difficiles facile et systématique. Notre objectif dans ce tutoriel est de démontrer comment gérer les glucides dans le contexte de l’irradiation de micro-ondes.
Dans le cas de la réaction de la mère, efforts antérieurs pour atteindre dénitration généralement reposent sur les réactifs nucléophiles fortement et étendue des temps de réaction. La force de la technologie décrite dans les présentes est que le four à micro-ondes assure un chauffage grande puissant dans un intervalle très court, permettant une manipulation quantitative d’un ester de nitrate anomère. Jusqu’ici, la méthode fonctionne mieux avec des composés qui sont glucose configuré à C2 c'est-à-dire « équatorial » alcool à cette position. Composés qui présentent la configuration du mannose « axial » au C2 doivent être soumis à une irradiation prolongée, car ils sont résistants à l’hydrolyse. Tandis que la réaction se déroule en présence de la base de séquestrer le produites dans la nitration de l’acide, la base peut être exclu pour des molécules qui ne sont pas acides labiles. En outre, les temps de réaction peut être augmentées pour hydrolyser les molécules qui résistent à la réaction (c'est-à-dire peracétylés sucres). En ce qui concerne la purification, vous pouvez purifier l’alcool produit après la réaction de micro-ondes.
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Disclosures
Les auteurs n’ont aucun intérêt financier concurrentes.
Acknowledgments
Les auteurs tenons à remercier l’Université Vanderbilt et l’Institut de biologie chimique pour un soutien financier. M. Berkley Ellis et Prof. John McLean sont reconnus pour l’analyse spectrométrique de masse haute résolution.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 230 400 mesh silica gel | SiliCycle Inc | R10030B | |
| TLC plates | SiliCycle Inc | TLG-R10014B-527 | |
| Ceric ammonium molybdate | Sigma-Aldrich | A1343 | |
| Solvent Still | Mbraun | MB-SPS-800 | |
| Infared spectrometer | Thermo | Thermo Electron IR100 | |
| Nuclear Magnetic Resonance | Bruker | 400, 600 MHz | |
| LC/MS | Thermo/Dionex | Single quad, ESI | |
| HRMS | Agilent | Synapt G2 S HDMS | |
| Microwave reactor | Anton Parr | Anton Parr G10 Monowave 200 | |
| DBU | Sigma-Aldrich | 139009 | |
| CCl3CN | Sigma-Aldrich | T53805 | |
| Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | |
| Acetone | Fisher Scientific | A18-20 | Tech. grade |
| Phase separator | Biotage | 120-1901-A | |
| Rotary evaporator | Buchi | R-100 |
References
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