JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Here, we present a protocol for direct, early stage guanidinylation that enables rapid total synthesis of aminoguanidine-containing small organic molecules. An advanced synthetic intermediate used in the synthesis of a blood coagulation factor XIa inhibitor was prepared using this protocol.

Abstract

קבוצת guanidine הפונקציונלית, המוצגת ביותר בהבלטת ארגינין חומצת אמינו, אחת מאבני הבניין הבסיסיים של חיים, היא מרכיב מבני חשוב נמצא הרבה מוצרים ותרופות טבע מורכבים. בשל הגילוי המתמיד של מוצרים טבעיים guanidine המכיל חדשים ומולקולות קטנות נועדו, שיטות guanidinylation מהירות ויעילות הן עניין להוט כימאים אורגניים סינטטיים מרפאים. מכיוון nucleophilicity ו הבסיסי של guanidines יכולים להשפיע טרנספורמציות כימי עוקבות מסורתי, guanidinylation העקיף הוא נרדף בדרך כלל. שיטות עקיפות להעסיק צעדי הגנה מרובים נפוצות מעורבים מבשר אמין סמוי, כגון יזיד, phthalimide, או carbamate. תוך עקיפת שיטות עוקפות אלה והעסקת תגובה guanidinylation ישירה מוקדם ברצף סינתטי, ניתן היה לזייף את guanidine מסוף לינארי המכיל עמוד השדרה של clavatadine לממשסינתזה קצרה ויעילה של מעכב שיה גורם זה חזק. בפועל, hydrochloride guanidine מעובד באמצעות מערך הגנה שנבנה בקפידה כי הוא מותאם כדי לשרוד את השלבים הסינתטיים לבוא. בעריכת א clavatadine, guanidinylation הישירה של diamine הזמין מסחרי בוטלה שני צעדים מיותרים מן הסינתזה שלה. יחד עם המגוון הרחב של קבוצות הגנת guanidine הידוע, guanidinylation הישירה הצטיינה פרקטית תמציתית ויעילות הטמון לשיטות למצוא הביתה של ארגז כלי כימאי סינטטי.

Introduction

המטרה של הווידאו הזה היא להראות כיצד בשיטת guanidinylation ישירה והתחילה לעשות מבנה guanidine מסוף הוא מעשית יותר, מהיר, ויעיל יותר מאשר שיטות מסורתיות guanidinylation בסינתזה אורגנית. הקבוצה guanidine פונקציונלי, נמצא על ארגינין חומצה אמינית, היא אלמנט מבני מפתח מוצרים רבים ותרופות טבע מורכבים. התגלית ועיצוב guanidine חדשה המכילה מוצרים טבעיים ומולקולות קטנות להקים את צורך שיטת guanidinylation יעילה יותר. הגישה העוקפת הנפוצה כולל ההקדמה של מבשר guanidine סמוי כי הוא חשף בשלב מאוחר בסינתזה. לעומת זאת, טקטיקה פשוטה מתקינה guanidine מוגן על גבי אמין עיקרי מוקדם מסלול סינטטי.

אופי תגובתי של guanidines בדרך כלל מונע מהם שימוש שגרתי ללא אסטרטגיה קבוצת הגנה מתאימה. באופן מסורתי, שיטותקבוצה להוסיף guanidine תפקודית כללה גישה עקיפה שכלל צעדי הגנה מרובים ואחריו הוספת guanidine בסוף הסינתזה. שני סינתזות האחרונות ממחישות את החסרונות הגלומים 1,2 guanidinylation עקיף. השיטה ישיר דיווחה בזאת כרוכה להגיב ריאגנט guanidine מוגן עם אמין ראשוני בשלב המוקדם של הסינתזה של מולקולת נתונה ולאחר מכן deprotecting אותו בסוף של הסינתזה. אסטרטגיה זו נפרסה בהצלחה בסינתזה כוללת האחרונה של אלקלואידים ימיים פעילים ביולוגי clavatadine A A ו phidianidine ו- B 3,4.

אמנם שיטת guanidinylation ישירה זה יש יתרונות על פני שיטות מסורתיות של guanidinylation זה עדיין יש חסרונות. התנאים הכימיים כי guanidine המוגן יכול לשרוד יהיה תלוי בקבוצה להגן מועסקים. למרות החסרונות הפוטנציאליים הללו, שיטת guanidinylation הישירה היא אסטרטגיה המאפשרתלהוסיף guanidines מסוף אמין ראשונית לשימוש בסינתזה של מולקולות אורגניות מורכבות.

Protocol

זהירות: יש להתייעץ ויישמע גיליונות בטיחות (SDS) לכל כימיקל לפני השימוש. כמה הכימיקלים המשמשים סינתזה זו הם מאכל, רעילים, מסרטנים, או בכל דרך אחרת מזיקים. כתוצאה מכך, לנקוט בכל אמצעי זהירות כדי להימנע משאיפת, בליעה, או מגע עם עור עם חומרים כימיים אלה. אנא ללבוש ציוד אישי מגן מתאים (PPE) כהלכה. PPE פרופר כולל משקפי בטיחות היקפיים, כפפות ניטריל או יותר כימי כפפות עמידות, חלוק מעבדה, מכנסיים ארוכים שמכסים את צמרות הנעליים, נעליים סגורות. השתמש במנדף עבודה עם האבנט בשיא הנמוך ביותר האפשרי, בד בבד עם אמצעי בקרה הנדסי רלוונטי נוסף, כדי למזער את הסיכון של חשיפה מקרית. חלקים של ההליך כרוך אוויר סטנדרטי טכניקה חסרת לחות, כגון השימוש של קו Schlenk, בקבוקי ומחסני כימיקלי ענבר עם כובעי כתר ודיסקים אלסטומר, מזרק צינורית להעברת נוזלים ופתרונות, גזים דחוסים, ו- Tהוא זיקוק של נוזלים דליקים תחת אווירה אינרטי. 5

1. ישיר Guanidinylation

  1. Guanidinylation ישיר של diamine בוטאן-1,4 (5) עם ריאגנט של גודמן (6) להכין -butoxycarbonyl טרט דוּ (בוק) -agmatine (7) 3,6
    1. יבש 1000 מיליליטר, שלוש-צוואר, עגול תחתית בקבוק תגובה המכיל בר ומערבבים מגנטי, משפך בנוסף 50 מיליליטר השוואה בלחץ, לבין מתאם 14/20 עד 24/40 קרקע-זכוכית הלילה בתנור ייבוש או מעל 130 ° C. הסר את הבקבוק מהתנור ובמהירות לכסות את הצמצם של ימין הצוואר השמאלי septa גומי. מקפלים את מחצה גומי על שפתו של הבקבוק. עד צוואר מרכז, לצרף את מתאם זכוכית, ואחריו המשפך בנוסף.
      הערה: במקום ייבוש בתנור למשך הלילה, הבקבוק ומערבבים בר עשוי להיות מכוסה מחצה, דגש על קו Schlenk תחת ואקום או גז אינרטי, ו-מיובש הלהבה באמצעות לפיד פרופאן. אנא להתייעץ tמשאבים hese לקבלת מידע מפורט יותר אודות השימוש septa, קו Schlenk, ו משפך בנוסף. 7-9
      1. תכסה את חלקו העליון של המשפך בנוסף עם מחצה גומי, קיפול מחצה גומי על שפתו של הבקבוק. מצננים את מנגנון התאספו לטמפרטורת החדר תחת זרם חיובי של גז אינרטי באמצעות קו Schlenk.
    2. מניחים את הבקבוק המניות של diamine בוטאן-1,4 (5) (C ° נקודת התכה 25-28) באמבט מים חמים כדי להמיס חלקית הכימיקל מוצק. ברגע נפח קטן של מעובה בוטאן-1,4-diamine (5) זמין, השתמש pipet פסטר חימם בתנור להעביר 2.32 מ"ל (2.03 גר ', 0.0231 mol, 3.00 ושווי טוחנת) של המתחם 5 מהבקבוק המניה ל התנור חימם 10 מ"ל סיימה גליל. מעביר את diamine המעובה 5 בקבוק התגובה העגול תחתי באמצעות pipet פסטר.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר on באמצעות pipet פסטר. 7,10
    3. להוסיף 320 מיליליטר של dichloromethane (CH 2 Cl 2) אל בקבוק התגובה העגול תחתי מן הגליל סיים בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס). מערבב את הפתרון תוך הוספת 1.1 מיליליטר של triethylamine (Et 3 N) (0.78 גר ', 0.0077 mol, 1.00 ושווי טוחנת) מתוך מזרק בוכנת זכוכית 2 מיליליטר מצויד במחט מתכת 12 אינץ', 20-מד עם קצה משופע.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על שימוש במזרק 7,8,10 גם להיוועץ משאב זה לקבלת מידע מפורט על השימוש בצלחת ומערבבים מגנטי 8. (עמ '26-29.).
    4. באמצעות איזון אנליטית, שוקל 3.01 גרם (0.00769 mol, 1.00 ושווי טוחנת) של N, N'-DI-Boc- -triflylguanidine N (6) (מגיב גודמן). 11,12 יוצקים מוצק זה לתוך מבחנה. ממיסים תרכובת זו 25 מ"ל של נטול מים CH 2 Cl 2. צייר לי פתרון זהn כדי מזרק בוכנת זכוכית 50 מיליליטר מצויד במחט מתכת 12 אינץ ', 20-מד עם קצה משופע. לוותר פתרון זה מן המזרק לתוך המשפך בנוסף, על מנת להבטיח כי הברזלים בתחתית המשפך סגורים.
      הערה: אנא להתייעץ המשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט על שימוש איזון אנליטיים 7,13.
    5. תוך המשך הבחישה המגנטית על הצלחת ומערבבים המגנטית, לפתוח את הברז לאט כדי לאפשר הפתרון המוכן בשלב 1.1.4 לטפטף לתוך בקבוק התגובה העגול תחתית בשיעור של כ טיפה אחת כל ארבע שניות כך שהפתרון כולו הוסיף מעל 1 hr כ. כאשר התוספת היא מוחלטת, מערבבי הפתרון בטמפרטורת הסביבה במשך 12 שעות. כינונה של משקע או שאריות כי דבקת קיר הבקבוק בדרך כלל הוא ציין ברחבי 12 השעות של ערבוב.
  2. הבדיקות מימיות עבור בידוד של di-בוק-agmatine (7)
    1. לאחר 12 שעות, לחשוף את solution לאוויר על ידי הסרת מחיצת האף. הסר את הפס המגנטי ומערבבים באמצעות רטריבר ומערבב-בר. יוצק את פתרון הצבע מבקבוק התגובה העגול תחתי לתוך משפך separatory.
    2. שטוף את הפתרון האורגני עם שתי מנות רצופות 50 מיליליטר של סודיום ביקרבונט מימית רוויה (NaHCO 3). לאחר כל שטיפה, לנקז את השכבה האורגנית הנמוכה לתוך בקבוק Erlenmeyer נקי. יוצק את השכבה המימית העליונה לתוך בקבוק Erlenmeyer שני. מוסיפים את השכבה האורגנית חזרה המשפך separatory.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על מיצוי באמצעות משפך separatory 7-9,14.
    3. שטוף את הפתרון האורגני עם שתי מנות רצופות 50 מ"ל מים. לאחר כל שטיפה, לנקז את השכבה האורגנית הנמוכה לתוך בקבוק Erlenmeyer נקי. יוצק את השכבה המימית העליונה לתוך בקבוק Erlenmeyer שני. מוסיפים את השכבה האורגנית חזרה המשפך separatory.
    4. שטפו את פתרון אורגני עם אחד 50 מ"ל חלק מלח. מסננים את lשכבה אורגנית ower לתוך בקבוק Erlenmeyer נקי, ויבש עם נתרן גופרתי נטול מים (Na 2 SO 4). Gravity לסנן את הפתרון דרך משפך מצויד עם נייר סינון מחורץ (גס נקבוביות, זרימה מהירה, 20-25 כושר סינון מיקרון) לתוך נקי, tared בקבוק עגול תחתית.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על ייבוש פתרונות אורגניים באמצעות סוכן ייבוש 7-9,14 אנא להתייעץ המשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על סינון הכביד 7-9,15..
    5. להתאדות הנוזל בבקבוק העגול תחתי באמצעות מאייד סיבובי עם הטמפרטורה באמבטית 40 מעלות ואת הסיבוב מוגדר 120 סל"ד.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר אודות שימוש מאייד סיבובי 7-9,16.
  3. טיהור של di-בוק-agmatine (7) 3,6
    1. הכן טור כרומטוגרפיה פלאש באמצעות eluent 5: 3: 2 אתילאצטט (EtOAc) -methanol-Et 3 N דרך שלב נייח של ג'ל סיליקה. השתמש בעמודה כרומטוגרפיה זכוכית כי הוא רחב 3.8 ס"מ על 45 ס"מ.
      הערה: אנא עיין במשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על טיהור תרכובות אורגניות באמצעות כרומטוגרפיה בעמודה 7-9,17,18.
      1. הוספת כדור הארץ diatomaceous לעמודה להקים בסיס כי הוא כ 2 ס"מ. סוכן סינון זה ימנע כל ג'ל סיליקה מומס מ מזהם את השברים בעמודה. להוסיף eluent עד בעמודה של ההשעיה הארץ-diatomaceous eluent ומגיע לכ 10 ס"מ, כ 40-50 מ"ל. מערבב את eluent וארץ diatomaceous ידי מתערבל עדין כדי להבטיח את ההשעיה היא אחידה, ולאחר מכן לאפשר מוצק להתיישב.
        הערה: אנא להתייעץ משאב זה לקבלת מידע מפורט יותר אודות שימוש אדמת diatomaceous כסיוע סינון 8.
      2. חבילה רטובה בעמודה על ידי יצירת תרחיף מורכב 100 גרם של סיליקה ג'ל וכן volum מספיקדואר של eluent לאפשר את התערובת הדלילה להתרגש בקלות בעזרת מרית מתכת. יוצקים את התערובת הדלילה לתוך הטור דרך משפך פלסטיק או זכוכית.
      3. הפעל לחץ אוויר לכפות על eluent דרך העמודה כך בזרימה זורמת כמו זרם עדין של נוזל. קצב זרימת eluent צריך להיות כשני ליניארי אינץ 'לדקה. עצור את זרימת eluent כשזה מגיע לרמה של סיליקה ג'ל, על מנת להבטיח כי ג'ל סיליקה הוא רטוב כל הזמן עם eluent.
    2. ממיסים את תכולת הבקבוק (4.21 גר ') בהיקף של eluent כי הוא רק מספק לפזר את המוצר הגולמי לחלוטין, כ 15-20 מ"ל. בזהירות לטעון את הפתרון על ג'ל סיליקה מבלי להפריע סיליקה ג'ל על ידי העברת הפתרון מהבקבוק לעמודה באמצעות pipet פסטר. הקש על עמודה כדי להבטיח העליון של ג'ל סיליקה הוא שטוח. מסננים את eluent כך שהוא מגיע לרמה של ג'ל סיליקה. הוספת כמות קטנה של eluent וחזור.
      הערה: אנא להתייעץ משאב זה לקבלת מידע מפורט על ההמסה מוצקה בעזרת ממסים 9.
      1. כדי להימנע משיבוש הג'ל סיליקה במהלך elution של הטור, להוסיף חול לחלק העליון של ג'ל סיליקה כדי ליצור גליל כי הוא כ 0.5 עד 1 ס"מ גובה. להוסיף כמה מיליליטרים של eluent להרטיב את החול. מסננים את eluent כך שהוא מגיע לרמה של חול.
      2. מלאו את העמודה עם eluent. הפעל לחץ אוויר לכפות על eluent דרך ג'ל סיליקה כמתואר בשלב 1.3.1.3. אסוף את eluent במבחנות, כל מבחנה המהווים חלק מן התערובת eluent.
    3. אסוף שברים עד שהמוצר eluted לחלוטין מהעמודה. כדי לקבוע מתי זה התרחש, במקום אחד מתוך כל כמה שברים בעמודה על כרומטוגרפיה בשכבה דקה (TLC) צלחת. יש די-בוק agmatine (7) ו R של 0.39 ב 5: 3: 2 EtOAc-מתנול-Et 3 נ
      הערה: אנא להתייעץהמשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על TLC. 7-9,19,20
    4. לאסוף את כל שברים המכיל את המוצר הרצוי בבקבוק tared, עגול תחתית להתאדות הממס באמצעות המאייד רוטרי. יבש את הצהוב נוזל עכור, חיוור וכתוצאה תחת לילה ואקום גבוה להסיר ממס שיורי. ממסי מדגם אנליטית (כ 5 מ"ג) של המוצר המטוהר, מתחם 7 (2.49 גר ', 98% תשואה), עם 0.75 מיליליטר של deuterochloroform (CDCl 3) ולנתח אותו על ידי פרוטון (1 H) ופחמן (13 C תמ"ג) ספקטרוסקופיה.
      הערה:. אנא להתייעץ המשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על הכנת דגימה לצורך ביצוע אנליזה NMR וניצוח ניסוי NMR 7-9,21
  4. סינתזה של isocyanate di-בוק-agmatine (8) 3
    1. הכינו 100 מ"ל נקי עגול תחתית הבקבוק התגובה המכיל בר ומערבבים מגנטי.
    2. על איזון אנליטית, להוסיף את די-בוג agmatine (7) אל בקבוק התגובה העגול תחתי בעזרת מרית מתכת עד משקל נטו הנוסף של מתחם 7 הוא 1.00 גר '(0.00303 mol, 1.00 ושווי טוחנת). הוסף 25 מיליליטר של CH 2 Cl 2 בקבוק התגובה העגול תחתי מן הגליל סיים בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס). מניחים את הפתרון באמבט מים-קרח כדי לקרר הפתרון C 0 °.
    3. במנדף, השתמש משקל אנליטי לשקול 0.297 גרם (0.00303 mol, 1.00 ושווי טוחנת) של triphosgene. להוסיף מוצק זה בקבוק התגובה העגול תחתי ידי שפיכה אותה בזכוכית או משפך פלסטיק.
      זהירות: Triphosgene הוא מאוד רעיל. תלבש שני זוגות של כפפות ניטריל בעת טיפול המתחם הזה. אדי שלו הם גם מזיקים; ולכן, זה צריך להיות מטופל רק במנדף עבודה. עבר איזון אנליטית לתוך במנדף עבודה לפני שקילת triphosgene עבור התגובה הזו.
    4. תוך המשך בחישה מגנטית, להוסיף 25מ"ל של רווי מימית NaHCO 3 על ידי שפיכת אותו לתוך הבקבוק התגובה עגול תחתית דרך זכוכית או משפך פלסטיק. כאשר התוספת היא מוחלטת, במרץ ומערבבים לתערובת biphasic ב 0 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות באמצעות צלחת ומערבבים מגנטיים.
  5. בדיקות מימיות של isocyanate di-הבוק-agmatine (8) 3
    1. לאחר 30 דקות, להפסיק לבחוש ולהסיר את בר ומערבבים מגנטי באמצעות רטריבר ומערבבים-בר. יוצקים את התערובת מהבקבוק התגובה עגול תחתית לתוך משפך separatory המכיל 100 מ"ל של CH 2 Cl 2 ו -100 מ"ל מים.
    2. לנער את המשפך separatory במרץ לערבב את השכבות. מסנן את החלק האורגני הנמוך לתוך בקבוק Erlenmeyer נקי. חלץ את השכבה המימית עם שלושה רצופים 15 מ"ל חלקים של CH 2 Cl 2. לאחר כל מיצוי, לנקז את השכבה אורגנית הנמוכה לתוך בקבוק Erlenmeyer המכיל תמציות האורגניות המשולבות. לאחר עקירות שלוש, יוצקים את aqשכבת ueous לתוך בקבוק Erlenmeyer שני נקי.
    3. יבש את תמציות אורגניות בשילוב עם נטול מים Na 2 SO 4. Gravity לסנן את הפתרון דרך משפך מצויד עם נייר סינון מחורץ (גס נקבוביות, זרימה מהירה, 20-25 כושר סינון מיקרון) לתוך נקי, tared 250 מ"ל עגול תחתית הבקבוק.
    4. להתאדות הנוזל בבקבוק העגול תחתי באמצעות מאייד סיבובי עם הטמפרטורה באמבטית 40 מעלות ואת הסיבוב מוגדר 120 סל"ד. ממיסים מדגם אנליטית (כ 5 מ"ג) של שמן חום וכתוצאה מכך האור, מתחם 8 (1.11 גר ', 103% של התיאורטי), ב CDCl 3 ולנתח אותו על ידי 1 H ו- 13 ספקטרוסקופיה C תמ"ג, ספקטרוסקופיה אינפרא אדום (IR).
      הערה: מדרדרת isocyanate בתוך שעות בטמפרטורת החדר, יש להשתמש מיד בשלב הבא על הבידוד. אנא להתייעץ המשאבים הבאים לקבלת מידע מפורט יותר על ספקטרוסקופיה אינפרא אדום (IR) (הפניה 7: pp. 269-303; התייחסות 9: עמ '146-147;. התייחסות 10:. 66-76) 7-9

2. סינתזה של carbamate 9 מ di-בוק Agmatine Isocyanate (8) ו 2,4-DibromoHGAL (3) 3

  1. הגדר את התגובה של isocyanate agmatine di-בוק (8) עם 2,4-dibromoHGAL (3)
    1. יבש 250 מ"ל עגול תחתית הבקבוק התגובה המכיל בר ומערבבים מגנטי לילה בתנור ייבוש או מעל 130 מעלות צלזיוס. הסר את הבקבוק מהתנור ובמהירות לכסות את צמצם הבקבוק עם מחצה גומי. מקפלים את מחצה גומי על שפתו של הבקבוק. מצננים את הבקבוק לטמפרטורת החדר תחת זרם חיובי של גז אינרטי באמצעות קו Schlenk.
      הערה: במקום ייבוש בתנור למשך הלילה, הבקבוק ומערבבים בר יוטלו על קו Schlenk תחת ואקום או גז אינרטי מיובש הלהבה באמצעות לפיד פרופאן.
    2. באמצעות איזון אנליטית, שוקל 0.933 גרם (0.00303 mol, 1.00 ושווי טוחנת) של 2,4-dibromoHGAL (3),d להוסיף מוצק זה בקבוק התגובה העגול תחתי תחת מטריית חנקן.
      הערה: 2,4-dibromoHGAL (3) הוכן שני צעדים מן 2,5- (dimethoxyphenyl) חומצה אצטית (1), כפי שמוצג באיור 1 א 3,22,23 קרן תוצר הלוואי נוצר במהלך הסינתזה של. תרכובת 3 היא 4-bromoHGAL (4), אשר נוצר לאחר bromination הראשון של HGAL (2) 3 במהלך הטיהור של מתחם 3 על ידי כרומטוגרפיה בעמודה, elution המשיך עם 1:. 1 EtOAc-הקסאן מתיר מתחם אוסף 4, אשר יש R f של 0.34 כאשר eluent TLC הוא 1:.. 1 EtOAc-הקסאן 3 תשואות מבודדות אופייניות של תוצר הלוואי 4 נעו בין 11-15% 3
    3. הוסף 30 מיליליטר של נטול מי CH 2 Cl 2 בקבוק התגובה העגול תחתי מתוך מזרק בוכנת זכוכית מצויד במחט מתכת 12 אינץ ', 20-מד עםקצה משופע, בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס). מערבבים לפזר את מוצק.
      הערה: לזקק את CH 2 Cl 2 מעל הידריד סידן (CAH 2) תחת חנקן על מופעל 3 הנפות מולקולריות Å לפני השימוש.
    4. הוספת 0.103 מיליליטר של הבסיס של Hünig (0.0078 גרם, 0.000606 mol, 0.2 ושווי טוחנת) אל בקבוק התגובה העגול תחתי ידי מזרק.
      הערה: "על ידי מזרק" כלומר הנוזל נאסף והופץ באמצעות בוכנת מתכת / מצופה polytetrafluoroethylene, מזרק חזק גז (חבית זכוכית) מצוידת במחט מתכת 6 אינץ ', 20-מד עם קצה משופע. לזקק את הבסיס של Hünig מעל CAH 2 תחת חנקן על מופעל 3 הנפות מולקולריות Å לפני השימוש.
    5. מכסה את פתיחת הבקבוק העגול תחתי המכיל את isocyanate unpurified 8 משלב 1.5.4 עם מחצה גומי. מקפלים את מחצה על שפת הבקבוק. חבר את הבקבוק אל קו Schlenk ולטהר את flask עם גז חנקן במשך 10 דקות.
    6. אל הבקבוק המכיל isocyanate 8, להוסיף 30 מיליליטר של נטול מי CH 2 Cl 2 מתוך מזרק זכוכית בוכנה מצויד במחט מתכת 12 אינץ ', 20-מד עם קצה משופע בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס). מערבולת את הבקבוק כדי לפזר את המוצק.
  2. מעבירים את הפתרון של isocyanate 8 2,4-dibromoHGAL (3) ובסיס של Hünig ידי צינורית
    1. ישירות לחבר את שתי צלוחיות ידי ניקוב אחד מחץ גם עם קצה מתכת המשופעת של ארוכה 18 אינץ ', 20-מד צינורית מתכת.
      הערה: אנא להתייעץ משאב זה לקבלת מידע מפורט יותר אודות השימוש צינורית להעביר פתרון אחד למשנהו תחת אווירה אינרטי (הפניה 8: pp. 74-79). 8
    2. הסר את כניסת חנקן מהבקבוק המכיל את CH 2 Cl 2 פתרון של 2,4-dibromoHGAL (3) ובסיס של Hünig, והכניסו disposabl 2.5 ס"מדואר מחט מתכת 16-מד (מחט יציאה) דרך מחץ. סגור את bubbler המשמש כנמל היציאה של הקו Schlenk.
      זהירות: סגירת bubbler של קו Schlenk כי הוא בלחץ גז אינרטי חיובי יכולה להיות מסוכנת. ודא כי מחט היציאה אינה חסומה לפני סגירת bubbler.
    3. סוף תחתון אחד של צינורית המתכת לתוך תמיסת CH 2 Cl 2 של isocyanate 8, ולהעביר את הפתרון כולו אל בקבוק התגובה העגול תחתי מעל כ 1 שעה. התאם את הלחץ חנקן כנדרש עבור שיעור הזרימה הרצויה של כ 0.5 מ"ל לדקה.
    4. יש לשטוף את הבקבוק שהכיל isocyanate 8 עם שני רצוף 5 מיליליטר חלק של CH 2 Cl 2. העבר כל שטיפת CH 2 Cl 2 על ידי צינורית לתוך בקבוק התגובה העגול תחתי.
    5. לאחר ההעברה היא השטיפות לתוך בקבוק התגובה, לפרק את מנגנון הצינורית.
      1. Rסר מחט היציאה מבקבוק התגובה בזמן פתיחתו מחדש זרימת חנקן בו זמנית אל bubbler. מעביר את כניסת חנקן שמקורן מקו Schlenk מהבקבוק שהכיל את isocyanate אל בקבוק התגובה העגול תחתי.
    6. הסר את הצינורית מהבקבוק התגובה עגול תחתית, ומערבבים הפתרון בטמפרטורת הסביבה עבור 3 שעות.
  3. טיהור carbamate 9 3
    1. אחרי 3 שעות, לחשוף פתרון האוויר על ידי הסרת מחיצת האף. הסר את הפס המגנטי ומערבבים באמצעות רטריבר ומערבב-בר.
    2. להתאדות הנוזל בבקבוק התגובה העגול תחתי באמצעות מאייד סיבובי עם הטמפרטורה באמבטית 40 מעלות ואת הסיבוב מוגדר 120 סל"ד.
    3. לטהר את המוצר הגולמי ידי כרומטוגרפיה בעמודה פלאש באמצעות elution שיפוע של 100: 0 עד 90:10 CH 2 Cl אתר 2 -diethyl (Et 2 O) דרך שלב נייח של ג'ל סיליקה. השתמש ג זכוכיתhromatography טור כי הוא רחב 3.8 ס"מ על 45 ס"מ.
    4. חבילה רטובה בעמודה על ידי יצירת תרחיף בהיקף של 60 גרם של ג'ל סיליקה נפח מספיק של CH 2 Cl 2 כדי לאפשר את התערובת הדלילה כדי להיות שפכו לתוך הטור.
    5. הפעל לחץ אוויר לכפות על eluent דרך העמודה כך בזרימה זורמת כמו זרם עדין של נוזל. קצב זרימת eluent צריך להיות כשני ליניארי אינץ 'לדקה. עצור את זרימת eluent כשזה מגיע לרמה של סיליקה ג'ל, על מנת להבטיח כי ג'ל סיליקה הוא רטוב כל הזמן עם eluent.
    6. ממיסים את המוצר הגולמי (2.202 גרם, 110% תיאורטי) בהיקף מינימלי של CH 2 Cl 2. בזהירות לטעון את הפתרון על ג'ל סיליקה מבלי להפריע סיליקה ג'ל. הקש על עמודה כדי להבטיח העליון של ג'ל סיליקה הוא שטוח. מסננים את eluent כך שהוא מגיע לרמה של ג'ל סיליקה. הוספת כמות קטנה של CH 2 Cl 2 וחזרו.
    7. כדי למנוע disturבינג הג'ל סיליקה במהלך elution של הטור, להוסיף חול לחלק העליון של ג'ל סיליקה כדי ליצור גליל כי הוא כ 0.5 עד 1 ס"מ גובה. להוסיף כמה מיליליטרים של CH 2 Cl 2 להרטיב את החול. מסננים את eluent כך שהוא מגיע לרמה של חול.
    8. מלאו את העמודה עם CH 2 Cl 2. הפעל לחץ אוויר לכפות על eluent דרך ג'ל סיליקה כמתואר בשלב 2.3.5. אסוף את eluent במבחנות, כל מבחנה המהווים חלק מן התערובת eluent.
    9. אסוף שברים עד למתחם הראשון eluted לחלוטין מהעמודה. כדי לקבוע מתי זה התרחש, במקום את אחד כל כמה שברים בעמודה על צלחת TLC.
      הערה: המתחם הראשון elute הוא unreacted 2,4-dibromoHGAL (3), אשר יש R f של 0.74 ב 90:10 CH 2 Cl 2 ל-- et 2 O.
    10. כאשר 2,4-dibromoHGAL (3) unreacted יש eluted מןטור, להחליף את eluent עם 90:10 CH 2 Cl 2 ל-- et 2 O. ממשיכים לאסוף שברים ועד למוצר הרצוי eluted לחלוטין מהעמודה. כדי לקבוע מתי זה התרחש, במקום את אחד כל כמה שברים בעמודה על צלחת TLC.
      הערה: המוצר הרצוי, carbamate 9, יש f R של 0.31 ב 90:10 CH 2 Cl 2 ל-- et 2 O.
    11. לאסוף את כל השברים המכיל את carbamate 9 בבקבוק tared, עגול תחתית להתאדות הממס באמצעות המאייד רוטרי. יבש את וכתוצאה מקציף מוצק ליובש תחת ואקום גבוה. לנתח מדגם אנליטית (כ 5 מ"ג) של המוצר, carbamate 9 (1.36 גר ', 68% תשואה), על ידי 1 H ו- 13 C תמ"ג CDCl 3. גם לאסוף 1 H ו- 13 ספקטרום C תמ"ג dimethylsulfoxide deuterated (DMSO- ד 6), המתיר השוואה ממס ישיר עם tהוא התוצר של שלב 3.

סינתזה 3. בידוד של Clavatadine A (10) 3

  1. להכין clavatadine (10) על ידי deprotection הידרוליזה lactone חומצה-catalyzed במקביל ו guanidine של carbamate 9
    1. הכינו 250 מ"ל נקי עגול תחתית הבקבוק התגובה המכיל בר ומערבבים מגנטי.
    2. על משקל אנליטי, שוקל 1.205 גרם (0.00181 mol, 1.00 ושווי טוחנת) של carbamate 9, מוכנים בשלב 2, ולהוסיף מוצק זה בקבוק התגובה העגול תחתי.
    3. להוסיף 12 מיליליטר של tetrahydrofuran (THF) אל בקבוק התגובה העגול תחתי מן הגליל סיים בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס). המוצק צריך לפזר כפתרון הוא עורר.
    4. הכן 48 מ"ל של 1.0 חומצה הידרוכלורית מימית M (HCl).
      1. הוסף 4 מ"ל של מרוכז (12.0 M) HCl פתרון 10 מ"ל סיימה גליל.
      2. מעבירים את הפתרון HCl מרוכזת על ידי צינור פסטרt ל 50 מ"ל סיימה גליל המכיל 30-40 מ"ל של מים מזוקקים. לדלל את הפתרון הזה עם מים מזוקקים לנפח סופי של 48 מ"ל.
    5. מוסיפים את 48 מ"ל של תמיסת 1.0 M HCl מימית מוכן בשלב 3.1.4.3 הבקבוק התגובה עגול תחתית בטמפרטורת הסביבה עם ערבוב.
    6. בעדינות במקום פקק קרקע-זכוכית 24/40 לכסות את הצמצם של בקבוק התגובה.
    7. Submerse בקבוק התגובה באמבט מים שחומם מראש ל 30 מעלות צלזיוס על פלטה חשמלית עם בקרת טמפרטורה. ודא כי רמת הפתרון בבקבוק התגובה היא מתחת לפני המים באמבטיה.
      הערה: בקנה המידה הזה, התגובה תפיק 2 ושווי טוחנת של פחמן דו חמצני ו -2 ושווי טוחנת של גז isobutene, שאמור לכבוש שטח של כ 0.174 ל ודא את הפקק מושם קל על הבקבוק כדי להבטיח כי כל לחץ עודף מפתחת יכול להשתחרר דרך משותפת-זכוכית גרוסה.
    8. בעוד continuing הערבוב המגנטי, מחמם את הפתרון על 30 מעלות צלזיוס למשך 20 שעות.
    9. לאחר 20 שעות, ואקום לסנן את ההשעיה וכתוצאה דרך משפך בינוני נקבובי sintered-זכוכית לתוך בקבוק נקי, tared עגול תחתי כדי להסיר כל חומר מסיס.
    10. לאדות את הפתרון בצבע הצהוב בבקבוק התגובה באמצעות מאייד סיבובי עם הטמפרטורה באמבטיה על 50 מעלות צלזיוס ואת הסיבוב מוגדר 120 סל"ד.
    11. יבש את וכתוצאה צהוב כדי בצבע אפרסק אמורפיות למשקל קבוע תחת ואקום גבוה. להקל ייבוש ידי חימום הבקבוק פונו באמבט מים חמים (40 מעלות צלזיוס).
    12. ממסי מדגם אנליטית (כ 5 מ"ג) של המוצר, המהווה את מלח hydrochloride א clavatadine (10) (0.866 גרם, 93% תשואה), ב נטול מי DMSO- ד 6, ולנתח אותו על ידי H חד ממדי 1 ו 13 ספקטרוסקופיה C תמ"ג.

תוצאות

Guanidinylation הישיר של α זמין מסחרי,-diamine ω, ואחריו תגובה עם triphosgene, ספק את isocyanate תגובתי 8 כמו החלק הליניארית של clavatadine (איור 1b). תשואות של רצף תגובת שני שלבים הם תמיד גבוהות, 95% או יותר. מגיב Guanidinylation 6 הוכן בדיוק כפי שתואר על ידי גודמ...

Discussion

מאמצים ראשוניים להכין clavatadine גייס גישה מסורתית, עקיפת guanidinylation מ מבשר אמין מתאים, אשר במקרה זה היה יזיד סופנית. בלב המאמץ הזה היה האיחוד של שני החצאים של המולקולה לבנות מחצית carbamate. למרבה הצער, כל הניסיונות לממש הפחתה תזיד בציפיית guanidinylation בשלב מאוחר מתוכנן לא צלחו. 25...

Disclosures

The authors have nothing to declare.

Acknowledgements

We thank Dr. John Greaves and Ms. Soroosh Sorooshian, Department of Chemistry, University of California, Irvine Mass Spectrometry Facility, for mass spectrometric analyses. We also thank Mr. Jacob Buchanan for helpful discussions, as well as Miss Stephanie J. Conn, Mrs. Shannon M. Huffman (Vreeland), and Miss Alexandra N. Wexler for early stage work on this project. Partial funding was provided by the Central Washington University (CWU) School of Graduate Studies (C.E.M), the CWU Seed Grant Program, and the CWU Faculty Research Program.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Chloroform-dSigma-Aldrich612200-100G99.8% D, 0.05% v/v tetramethylsilane; Caution: toxic
Dimethylsulfoxide-d6185965-50G99.9% D, 1% v/v tetramethylsilane
sodium thiosulfate pentahydrateSigma-AldrichS8503-2.5KG
sodium sulfate, anhydrousSigma-Aldrich238597-2.5KG
silica gelFisher ScientificS825-25Merck, Grade 60, 230-400 mesh
washed sea sandSigma-Aldrich274739-5KG
hexaneSigma-Aldrich178918-20LCaution: flammable
ethyl acetateSigma-Aldrich319902-4L
methylene chlorideSigma-AldrichD65100-4L
sodium chlorideSigma-AldrichS9888-10KG
sodium bicarbonateSigma-AldrichS6014-2.5KG
acetic acidSigma-Aldrich695092-2.5L
hydrochloric acidSigma-Aldrich258248-2.5LCaution: Corrosive
bromineSigma-Aldrich470864-50G>99.99% trace metals basis; Caution: Corrosive, causes severe burns
hydrobromic acidSigma-Aldrich244260-500ML48% aqueous; Caution: Corrosive
2,5-dimethoxyphenylacetic acidChemImpex26909
chloroformSigma-Aldrich132950-4LCaution: Toxic
tetrahydrofuranSigma-Aldrich360589-4x4LCaution: highly flammable
N,N-diisopropylethylamineSigma-AldrichD125806-500MLCaution: Corrosive
triethylamineSigma-AldrichT0886-1LCaution: Corrosive
3 Angstrom molecular sievesSigma-Aldrich208574-1KG
calcium hydrideSigma-Aldrich213268-100GCaution: Corrosive, reacts violently with water
ammonium molybdateSigma-Aldrich431346-50G
phosphomolybdic acidSigma-Aldrich221856-100G
cerium(IV) sulfateSigma-Aldrich359009-25G
1-butanolSigma-Aldrich537993-1L
1,4-butanediamineSigma-AldrichD13208-100GCaution: Corrosive / warm in hot water bath to melt prior to use
triphosgeneVWR200015-064Caution: Highly Toxic
methanolSigma-Aldrich646377-4X4L
sodium acetateSigma-Aldrich241245-100G
Dimethylsulfoxide-d6Sigma-Aldrich570672-50GAnhydrous, 99.9% D
sodium hydroxideSigma-Aldrich221465-500GCaution: Corrosive
guanidine hydrochlorideSigma-AldrichG4505-25GCaution: Toxic, Corrosive
di-tert-butyl dicarbonateVWR200002-018%Caution: Toxic / may warm in hot water bath to melt prior to use
trifluoromethanesulfonic anhydrideFisher Scientific50-206-77198%, anhydrous; Caution: toxic, corrosive, extremely moisture sensitive

References

  1. Adabala, P. J. P., Legresley, E. B., Bance, N., Niikura, M., Pinto, B. M. Exploitation of the Catalytic Site and 150 Cavity for Design of Influenza A Neuraminidase Inhibitors. J. Org. Chem. 78 (21), 10867-10877 (2013).
  2. Trost, B. M., Kaneko, T., Andersen, N. G., Tappertzhofen, C., Fahr, B. Total Synthesis of Aeruginosin 98B. J. Am. Chem. Soc. 134 (46), 18944-18947 (2012).
  3. Conn, S. J., Vreeland, S. M., Wexler, A. N., Pouwer, R. H., Quinn, R. J., Chamberland, S. Total Synthesis of Clavatadine. A. J. Nat. Prod. 78, 120-124 (2014).
  4. Buchanan, J. C., Petersen, B. P., Chamberland, S. Concise Total Synthesis of Phidianidine A and B. Tetrahedron Lett. 54, 6002-6004 (2013).
  5. . . Technical Bulletin AL-134: Handling Air-Sensitive Reagents. , (2012).
  6. Castagnolo, D., Raffi, F., Giorgi, G., Botta, M. Macrocyclization of Di-Boc-guanidino-alkylamines Related to Guazatine Components: Discovery and Synthesis of Innovative Macrocyclic Amidinoureas. Eur. J. Org. Chem. 2009 (3), 334-337 (2009).
  7. Zubrick, J. W. . The Organic Chem Lab Survival Manual: A Student's Guide to Techniques. , (2012).
  8. Pirrung, M. C. . The Synthetic Organic Chemist's Companion. , (2007).
  9. Padias, A. B. . Making the Connections 2: A How-To Guide for Organic Chemistry Lab Techniques, Second Edition. , (2011).
  10. . . Digital Lab Techniques Manual: Volumetric Techniques. , (2007).
  11. Baker, T. J., Tomioka, M., Goodman, M. Preparation and Use of N,N'-Di-Boc-N"-Triflylguanidine. Org. Synth. 78, 91-98 (2002).
  12. Baker, T. J. Synthesis of Biologically Important Guanidine-Containing Molecules Using Triflyl-Diurethane Protected Guanidines. Synthesis. S1, 1423-1426 (1999).
  13. . . Digital Lab Techniques: Using a Balance. , (2007).
  14. . . Digital Lab Techniques: Reaction Work-Up I: Extraction, Washing, and Drying. , (2007).
  15. . . Digital Lab Techniques: Filtration. , (2007).
  16. . . Digital Lab Techniques: Reaction Work-Up II: Using the Rotovap. , (2007).
  17. . . Digital Lab Techniques: Column Chromatography. , (2007).
  18. . . Flash Chromatography 101. , (2015).
  19. . . Digital Lab Techniques Manual: TLC - The Basics. , (2007).
  20. . . Digital Lab Techniques: TLC - Advanced. , (2007).
  21. Massachusetts Institute of Technology Department of Chemistry Instrumentation Facility. . NMR Tips and Tricks. , (2015).
  22. Krohn, K. Synthese des Bactereostatischen 2.4-Dibrom-homogentisinsäure - Amids und Verwandter Verbindungen. Tetrahedron Lett. 16 (52), 4667-4668 (1975).
  23. Wolkowitz, H., Dunn, M. S. Homogentisic Acid. Biochem. Prep. 4, 6-11 (1955).
  24. Feichtinger, K., Zapf, C., Sings, H. L., Goodman, M. Diprotected Triflylguanidines: A New Class of Guanidinylation Reagents. J. Org. Chem. 63, 3804-3805 (1998).
  25. Ariza, X., Urpì, F., Vilarrasa, J. A practical procedure for the preparation of carbamates from azides. Tetrahedron Lett. 40, 7515-7517 (1999).
  26. Ariza, X., Urpì, F., Viladomat, C., Vilarrasa, J. One-Pot Conversion of Azides to Boc-Protected Amines with Trimethylphosphine and Boc-ON. Tetrahedron Lett. 39, 9101-9102 (1998).
  27. Snider, B. B., Song, F., Foxman, B. M. Total Syntheses of (±)-Anchinopeptolide D and (±)-Cycloanchinopeptolide. D. J. Org. Chem. 65 (3), 793-800 (2000).
  28. Barykina, O., Snider, B. B. Synthesis of (+-)-Eusynstyelamide A. Org. Lett. 12 (11), 2664-2667 (2010).
  29. Yu, M., Pochapsky, S. S., Snider, B. B. Synthesis of (±)-Bistellettadine A. Org. Lett. 12 (4), 828-831 (2010).
  30. Expòsito, A., Fernández-Suárez, M., Iglesias, T., Muñoz, L., Riguera, R. Total Synthesis and Absolute Configuration of Minalemine A, a Guanidine Peptide from the Marine Tunicate Didemnum rodriguesi. J. Org. Chem. 66, 4206-4213 (2001).
  31. Wuts, P. G. M., Greene, T. W. . Greene's Protective Groups in Organic Synthesis. , (2007).
  32. Malmberg, C. E., Chamberland, S. Total synthesis of clavatadine A analogues to produce a viable reversible inhibitor for factor XIa. , (2015).
  33. Bhonde, V. R., Looper, R. E. A Stereocontrolled Synthesis of (+)-Saxitoxin. J. Am. Chem. Soc. 133, 20172-20174 (2011).
  34. Lin, H. Y., Snider, B. B. Synthesis of Phidianidines A and B. J. Org. Chem. 77, 4832-4836 (2012).
  35. Hickey, S. M., Ashton, T. D., Pfeffer, F. M. Facile Synthesis of Guanidine Functionalised Building Blocks. Asian J. Org. Chem. 4 (4), 320-326 (2015).
  36. Looper, R. E., Haussener, T. J., Mack, J. B. C. Chlorotrimethylsilane Activation of Acylcyanamides for the Synthesis of Mono-N-acylguanidines. J. Org. Chem. 76, 6967-6971 (2011).
  37. Shimokawa, J., Ishiwata, T., et al. Total Synthesis of (+)-Batzelladine A and (+)-Batzelladine D, and Identification of Their Target Protein. Chem. Eur. J. 11, 6878-6888 (2005).
  38. Katritzky, A. R., Rogovoy, B. V. Recent Developments in Guanylating Agents. ARKIVOC. iv, 49-87 (2005).
  39. Berlinck, R. G. S., Trindade-Silva, A. E., Santos, M. F. C. The chemistry and biology of organic guanidine derivatives. Nat. Prod. Rep. 29, 1382-1406 (2012).
  40. Ebada, S., Proksch, P. Chemical and Pharmacological Significance of Natural Guanidines from Marine Invertebrates. Mini-Rev. Med. Chem. 11 (3), 225-246 (2011).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

115GuanidinylationguanidinecarbamateClavatadine

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved