One-pot assistita da microonde conversione di anomerica nitrato-esteri Trichloroacetimidates

Riepilogo

Un 2-azido-1-nitrato-estere può essere convertito per il corrispondente 2-azido-1-trichloroacetimidate in una routine di uno-pentola. L'obiettivo del manoscritto è di dimostrare l'utilità del reattore a microonde nella sintesi di carboidrati.

Abstract

L'obiettivo della seguente procedura è quello di fornire una dimostrazione della conversione di un donatore di glicosil trichloroacetimidate uno-pentola di un 2-azido-1-nitrato-estere. In seguito azido-nitrazione di un glycal, l'estere 2-azido-1-nitrato di prodotto può essere idrolizzato sotto irradiazione assistita da microonde. Questa trasformazione avviene solitamente utilizzando reagenti fortemente nucleofili e lunghi tempi di reazione. Irradiazione a microonde induce idrolisi, in assenza di reagenti, con brevi tempi di reazione. A seguito di denitrazione, l'alcool anomerica intermedio viene convertito, nella stessa pentola, per il corrispondente 2-azido-1-trichloroacetimidate.

Introduzione

A causa della loro ubiquità nella biologia molecolare, carboidrati sono stati gli obiettivi di lunga data per sintesi chimica. ^{1 , 2 , 3} alla base di qualsiasi successo campagna sintetico è la corretta distribuzione delle reazioni di glicosilazione per costruire la catena oligosaccaride. ^{4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12} non sorprendentemente, ci sono un gran numero di metodi per installare legami glicosidici. ^{13 , 14} the Koenigs-Knorr metodo è una delle prime procedure note e coinvolge un glicosil cloruro o bromuro di accoppiamento con una componente alcolica, solitamente sotto l'attivazione di metalli pesanti (mercurio o argento). ¹⁵ correlate glicosil fluoruri sono stati introdotti come donatori nel 1981 dal gruppo Mukaiyama e hanno trovato applicazione diffusa a causa della loro maggiore stabilità termica e chimica. ¹⁶ all'estremità opposta dello spettro reattività sono glicosil ioduri, che sono molto più reattivi rispetto gli altri alogenuri. Maggiore reattività è accompagnata da aumento STEREOCONTROLLO, particolarmente quando formando oligosaccaridi α-collegati. ¹⁷ oltre a "haloglycosides", thioglycosides hanno trovato ampia utilità, in parte, grazie alla loro facilità di formazione, stabilità ad una moltitudine di condizioni di reazione e l'attivazione con reagenti elettrofili. ¹⁸

I metodi descritti sopra messa a fuoco sulla conversione di un alcool anomerica per un "non-ossigeno" contenente, lasciando il gruppo che è attivato e in definitiva spostata di un alcool da una molecola accettore latente. Attivazione dell'ossigeno anomerico come descritto dalla scuola Schmidt, si concentra sulla conversione dell'ossigeno di C1 stesso, in un gruppo uscente. ¹⁹ questo metodo è il più potente e ampiamente utilizzati nelle reazioni di glicosilazione chimica. Trichloroacetimidate donatori sono prontamente preparati da una riduzione di zucchero e trichloroacetonitrile in presenza di una base come carbonato di potassio (K2CO3) o 1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU). Queste specie sono quindi attivate usando acidi di Lewis. ²⁰

Recentemente, abbiamo riferito che i donatori 2-azido-1-trichloroacetimidate possono essere preparati direttamente da glicali. Il processo comporta una reazione di due, uno-pentola procedura dagli esteri 2-azido-1-nitrato. ²¹ questo protocollo dettagliato è destinato per aiutare i praticanti a completare con successo la trasformazione nell'alto rendimento. Di particolare interesse è il primo passo della sequenza, che si concentra su denitrazione termica sotto forno a microonde - assistita riscaldamento. Speriamo anche di fornire un tutorial visual su impiegando reattori di microonde nella sintesi organica.

Protocollo

1. rappresentante microonde-assistita denitrazione

1. Posizionare l'estere di nitrato azido (1.0 equiv., 0,2 mmol) in un flaconcino di reazione di 8 mL forno a microonde. La scala della reazione può essere aumentata a parecchi mmol senza alcun effetto negativo sui progressi di reazione.
2. Sciogliere l'estere azido-nitrato in 20% AQ. acetone (0,1 M, 2,0 mL). Aggiungere piridina (5,0 equiv., 0,08 mL, 1,0 mmol) il recipiente di reazione. Tappo del flaconcino di irradiazione a microonde e posizionare il recipiente di reazione in una cavità di reattore a microonde.
3. Irradiare la soluzione a 120 ° C per 15 minuti con agitazione e con un tempo di tenuta fisso. Il tempo di attesa rappresenta quanto tempo si verificherà l'irradiazione all'area temperatura e la pressione risultante. Riscaldare tutte le reazioni alla temperatura segnalata per un periodo di 2 minuti in rampa. Monitorare la temperatura di un sensore incorporato IR.
4. Dopo 15 min, analizzare la miscela di reazione mediante cromatografia su strato sottile (TLC) per confermare il consumo del materiale di partenza. Utilizzare 1:1. acetato di etile/esano come eluente.
   1. Visualizzare la piastra di TLC usando Ciociola ammonio molybate macchia. R_f del reagente e del prodotto può variare, ma l'alcol riducente è generalmente da 0.05 a 0.1 inferiore R_f più reattivo.

2. formazione della trichloroacetimidate

1. A seguito di consumo completo del materiale di partenza, far evaporare il solvente per un volume ridotto utilizzando una compagnia aerea. Diluire con (diclorometano) CH₂Cl₂ (1,0 mL), quindi utilizzare una siringa per rimuovere lo strato di acqua. Una volta rimosso lo strato di acqua, raffreddare la miscela di reazione a 0 ° C, usando un bagno di acqua e ghiaccio.
2. Successivamente, aggiungere DBU (eq 10, 0,3 mL, 1,9 mmol) e 2,2,2-trichloroacetonitrile (50 eq, 1,0 mL, 10 mmol) per il recipiente di reazione. Entrambi i reagenti sono aggiunti in eccesso e sono necessari un minimo di 1 equivalente di base e 1 equivalente di 2,2,2-trichloroacetonitrile.
3. Lasciare che la miscela di reazione mescolare durante il riscaldamento a temperatura ambiente. Monitorare la reazione di TLC per confermare il consumo del materiale di partenza.
   1. Utilizzare 1:1. acetato di etile/esano come eluente. Visualizzare la piastra di TLC usando Ciociola ammonio molybate macchia. R_f del reagente e del prodotto varierà.
4. Dopo il consumo completo del materiale di partenza, trasferire la miscela di reazione in un pallone di recupero e concentrare la miscela sotto vuoto a 30 ° C. Evaporazione del solvente fornirà grezzo da giallo pallido a marrone olio.
5. Purificare il prodotto grezzo da cromatografia su colonna di gel di silice con una colonna di cromatografia di 1,5 cm e 1:4. acetato di etile/esano come eluente. La forma fisica dell'immina varierà da molecola per molecola.

Figura 1. Esempi rappresentativi della conversione degli esteri 2-azido-1-nitrato di uno-pentola per 2-azido-1-trichloroimidates. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Risultati

La tecnologia descritta nel presente documento è stata dimostrata su un pool di tre 2-azido-1-nitrato esteri. In ogni caso il primo passo della reazione era completo entro 20 minuti.

Figura 2. Esempio rappresentativo di idrolisi (1 ->2) e la conversione di uno-pentola di estere 2-azido-1-nitra...

Discussione

Il protocollo descritto in questo tutorial fornisce un metodo per convertire nitrato esteri alla funzionalità utili, reattiva. In senso più ampio, impiegando un reattore a microonde per la realizzazione di manovre specifiche nel corso di una sintesi di carboidrati ha il potenziale per fare trasformazioni difficile facile e di routine. Il nostro obiettivo in questo tutorial è per illustrare come gestire i carboidrati nel contesto di irradiazione a microonde.

Nel caso la reazione del padre, i...

Materiali

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