Name: solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes
Uploaded: 2019-02-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes at JoVE.com

Dette arbejde blev finansieret af et tilskud fra Fakultet Research Council til K.S. Huang (Azusa Pacific University - USA). C.R. Drisko er en modtager af John Stauffer legat og Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin modtaget en S2S Undergraduate Research Fellowship fra Institut for biologi og kemi.
<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/58508/58508img1.jpg">
Forfattere (fra venstre mod højre) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang og Silas Griffin udført eksperimenter og udarbejdet manuskriptet. Cody Drisko er en John Stauffer fyr og en modtager af Gencarela forskning tilskud. Silas er en S2S Azusa Pacific University Kandidatstipendiat. Dr. Kevin Huang forskning mentorordninger og er modtager af Azusa Pacific University Faculty forskning Rådet Grant.

Forsigtig: Kontakt venligst alle relevante materiale sikkerhedsdatablade (MSDS) før brug. Flere af kemikalier, der anvendes i disse sammenstillinger er akut giftige og kræftfremkaldende. Brug venligst alle relevante sikkerhedspraksis, når du udfører de følgende reaktioner, herunder brugen af tekniske kontrol (stinkskab og IR og NMR spektrometre) og personlige værnemidler (beskyttelsesbriller, handsker, laboratoriekittel, fuld længde bukser, og lukket tå sko).
1. Michael tilsætning af Fu...

I en typisk REM linker/fast-fase syntetiske strategi, forud for frigivelsen af en amine fra solid støtte, er det kritisk at danne en kvaternære ammoniumsalt, som beskrevet i punkt 4 i protokollen39. På grund af sterisk hindring af tricykliske system og voluminøse Rasmussen2 grupper (benzyl og octyl halogenider), kunne kun små alkylerende reagenser (methyl og allylisothiocyanat halogenider) udnyttes i denne reaktion46. Med en simpel ændring, giver mulighed f...

Trods de seneste opdagelser ved hjælp af stærkt functionalized spirocyclic heterocycles i en række biologiske systemer1, er en praktisk vej stadig nødvendige for deres let fremstilling. Sådanne systemer og anvendelser for disse heterocycles omfatter: MDM2 hæmning og andre anticancer aktiviteter2,3,4,5, enzym hæmning6,7,8 , antibiotiske aktivitet9,10, fluorescerende tagging10,11,12, enantioselective binding til DNA sonder13,14, 15 og RNA målretning16, sammen med mange potentielle applikationer til therapeutics17,18,19. Med en stigende efterspørgsel efter disse heterocycles, aktuelle litteratur er stadig splittet om hvilke syntetisk vej er bedst. Moderne syntetiske tilgange til dette problem bruge isatin og isatin derivater som råvarer til en bred vifte af heterocycles20,21, kompliceret intramolekylære rearrangementer22,23 ,24,25, Lewis syre1,26,27 eller overgangen metal katalyse17,28,29, 30, eller asymmetrisk processer31. Mens disse procedurer har haft succes i at producere specifikke spirocyclic oximes med begrænset funktionalitet, har en syntetisk strategi for at producere et bibliotek af molekyler med høje diastereoselectivity været udforsket relativt mindre32.
Teknikken præsenteret her viser, at disse molekyler af interesse kan genereres ved hjælp af en række velforståede syntetiske teknikker i tandem. Startende med syntesen af molekylet på en solid støtte ved hjælp af en REM linker og intramolekylære silyl nitronate-olefin cycloaddition (ISOC), den foreslåede vej udsender en ikke-lineær rute, karakteriseret ved bond severing i et tricyklisk system, forlader en meget functionalized heterocycle. REM linkers, kendt for deres bekvemmelighed og genvindelighed, udnytte en solid støtte til at syntetisere tertiære aminer33. På grund af lethed, hvormed rensning akkrediteret til REM linker via simpel filtrering, giver denne fast-fase syntese teknik forskere med et genanvendeligt og traceless linker, som har været brugt her. Når reaktionen er færdig, REM linker er regenereret og kan genbruges flere gange. REM linker er også traceless, fordi i modsætning til mange fast-fase linkers, stopgarnets mellem produktet og polymeren er umulig at skelne34,35. Også godt undersøgt og forstået er ISOC reaktion, nyttige i syntesen af pyrrolidine oximes36,37. Måske bedre kendt som en 1,3-dipolære cycloaddition, disse reaktioner udgør en række heterocycles med høj diastereoselectivity38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. ved hjælp af modificerede REM-kombineret-ISOC teknik til syntese af spirocyclic molekyler giver et meget diastereoselective produkt. Heri, rapport vi om effektiv produktion af spirocyclic oximes ved hjælp af en ny syntetisk tilgang, kombinerer to velforståede veje og let tilgængelige råvarer.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>REM Resin</td>
			<td>Nova Biochem</td>
			<td>8551010005</td>
			<td>Solid Polymer Support; 1.1 mmol/g loading</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Furfurylamine</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>119800050</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227056</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane (DCM)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270997</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-4-bromo-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>400017</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-3,4-dimethoxy-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S752215</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-2,4-dichloro-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>642169</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>N26806</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylamine (TEA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0886</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trimethylsilyl chloride (TMSCl)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>386529</td>
			<td>Reagent; CAUTION - highly volatile; creates HCl gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetra-n-butylammonium fluoride (TBAF) in Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>216143</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Bromooctane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>152951</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodomethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>289566</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allylbromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>337528</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzylbromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B17905</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glassware/Instrumentation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 mL solid-phase reaction vessel</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1861-02</td>
			<td>Glassware with filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Scientific Nicole iS5</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>IQLAADGAAGFAHDMAZA</td>
			<td>Instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVANCE III NMR Spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Instrument; 300 MHz; Solvents: CDCl3 and CD3OH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wrist-Action Shaker Model 75</td>
			<td>Burrell Scientific</td>
			<td>757950819</td>
			<td>Instrument</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes

En bekvem syntesevejen for spirocyclic heterocycles er godt eftertragtede molekyles potentielle anvendelse i biologiske systemer. Ved hjælp af solid-fase syntese, kan regenererende Michael (REM) linker strategier og 1,3-dipolære cycloaddition, et bibliotek af strukturelt lignende heterocycles, både med og uden en spirocyclic center, være konstrueret. De vigtigste fordele ved solid-støtte syntesen er som følger: først, hver reaktion skridt kan være drevet til afslutning ved hjælp af et stort overskud af reagenser medfører høje udbytter; Næste, brug af kommercielt tilgængelige råvarer og reagenser holde omkostningerne lave; Endelig, reaktion foranstaltninger er let at rense via simpel filtrering. REM linker strategi er attraktivt på grund af dets genvindelighed og traceless karakter. Når en reaktion ordningen er afsluttet, kan linker genbruges flere gange. I en typisk solid-fase syntese indeholder produktet enten en del af eller hele linker, der kan være uønsket. REM linker er "traceless" og stopgarnets mellem produktet og polymeren er umulig at skelne. Den høje diastereoselectivity på den intramolekylære 1,3-dipolære cycloaddition er veldokumenteret. Begrænset af kan den faste støtte, reaktion progression kan kun overvåges af en ændring i funktionelle grupper (hvis nogen) via infrarød (IR) spektroskopi. Således, den strukturelle identifikation af mellemprodukter kan karakteriseres ved konventionelle Kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Andre begrænsninger denne metode stammer fra kompatibilitet af polymer/linker til ordningen ønskede kemisk reaktion. Heri rapportere vi en protokol, der giver mulighed for bekvem produktion af spirocyclic heterocycles, der med enkle ændringer, kan automatiseres med høj overførselshastighed teknikker.

Som beskrevet i ovenstående fremgangsmåde, begynder syntesevejen til spirocyclic oximes (Se figur 1) med Michael tilsætning af furfurylamine til sammensatte 1, REM linker til at råd til 2. En efterfølgende Michael tilsætning og 1,3-dipolære cycloaddition støtte 2 ved hjælp af forskellige β-nitrostyrene derivater udbytte de tricykliske sammensatte 3, en N- silyloxy isoxazoli...

Watch this Scientific Journal Video about Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes at JoVE.com

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Her præsenterer vi en protokol for at påvise en effektiv metode til syntese af spirocyclic heterocycles. Den fem-trins proces udnytter fast-fase syntese og regenererende Michael linker strategier. Generelt vanskeligt at syntetisere, vi præsenterer en tilpasselig metode til syntese af spirocyclic molekyler ellers utilgængelige for andre moderne tilgange.

Fast-fase syntese af [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Denne organiske syntetiske teknik i fast fase kan finde anvendelser i konstruktionen af et kombinatorisk bibliotek, mens syntese af het spirocyklic heterocycles, som kan testes for anti-cancer aktiviteter ved hjælp af bioassays. Selv om denne metode kan anvendes til syntese af spirocykliske forbindelser, Det kan også anvendes på andre små molekyler, såsom isoxazolines og isoxazoler. For at begynde syntesen, tilføje til en 25 millileter solidfase reaktion fartøj et gram REM harpiks, 20 millileters dimethylformamid, og 2,4 milliliter furfurylamin.Beholderen må bæres under, og den omrøres i 24 timer på en shaker ved stuetemperatur for at laste harpiksen med furfurylamin. Derefter drænes furfurylaminbærende harpiks og omrørs i ca. tre minutter i fem milliliter DMF for at vaske den. Herefter vaskes harpiksen fire gange, skiftevis mellem fem milliliter dichlormethan for at svulme harpiksen op, og fem milliliter methanol for at få en kontrakt med harpiksen.Tør derefter harpiksen grundigt med trykluft, som normalt tager ca. 30 minutter. Dernæst i et godt ventileret røghætte, tilsættes 1,48 milliliter triethylamin, 10 milliliter vandfri toluen og 637 gram beta nitrostyren til den tørre furfurylaminbærende harpiks. Der tilsættes en milliliter trimethylsilylchlorid til reaktionsblandingen.Og lad fartøjet stå åbent, indtil blandingen er færdig med at frigive hydrochloridgas. Derefter hætten beholderen og omrør blandingen i 48 timer ved stuetemperatur for at danne isoxazol mellemprodukt. Derefter tilsættes fem milliliter methanol for at slukke reaktionen.Ryst blandingen i tre minutter, og lad det derefter suge i to minutter. Derefter dræne harpiks og vaske det fire gange, skiftevis mellem fem milliliter DCM, og fem milliliter methanol. Tør den vaskede harpiks grundigt med trykluft.Dernæst tilsættes en milliliter vandfri tetrahydrofuran til den tørre harpiks. Derefter tilsættes 1,24 milliliter af en en molar opløsning af tetra-n-butylammonium flourid i THF og omrøre blandingen ved stuetemperatur i 12 timer for at åbne isoxazol ring. Derefter stammes harpiksen og vaskes med fem milliliter THF, efterfulgt af fire vasker skiftevis mellem fem milliliter DCM og fem milliliter methanol.Reling harpiksen grundigt med trykluft. Dernæst tilsættes fem milliliter DMF til harpiksen, efterfulgt af en milliliter en bromooctan. Omrør blandingen i 24 timer ved stuetemperatur for at danne kvatnær amin.Derefter tømmes harpiksen og vaskes med fem milliliter DMF. Vask harpiksen fire gange mere, skiftevis mellem DCM og methanol, og tør med trykluft. Dernæst tilsættes tre milliliter DCM til den tørre harpiks, efterfulgt af 1,5 milliliter TE.Omgit blandingen i 24 timer for at kløve spirocyclic oxime fra polymerstøtten. Råproduktet opsamles derefter i et hætteglas eller en kolbe. Vask harpiksen fire gange, skiftevis mellem DCM og methanol, og opsaml vaskene i produkthætteglasset.Flygtige stoffer fjernes fra produktblandingen på en roterende fordamper. Derefter triturere rå produkt med 5 milliliter kogende methanol, og forsigtigt fjerne væsken. Harpiksen vaskes to gange med fem milliliterportler af DCM, og den tørres med trykluft til genbrug i efterfølgende forsøg.Spirocyklic oximes med forskellige substituents blev syntetiseret med fremragende stereoselectivity. Det samlede udbytte angiver et gennemsnit på 80 til 88% udbytte for hvert syntetisk trin. Reaktionen skrider op gennem isoxazol ring åbning kan overvåges af IR spektroskopi.Generelt, enkeltpersoner nye til denne metode kamp med at vælge den relevante polymer støtte linker. Det er vigtigt, at linkeren er robust over for alle reaktionsforhold under syntesen. Under forsøg på denne procedure, skal du huske at vaske og tørre harpiksen før næste reaktionstrin.Rester reagenser fra det foregående trin vil komplicere den samlede syntese og vil påvirke udbyttet og renheden af spirocyclic produkt.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Syntese af Immunotargeted Magneto-plasmoniske nanoklynger

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

Syntetisk Metode til Asymmetrisk Ferrocen Afledte Bio-konjugat systemer via Solid Phase Resin-metode

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

Synthesis of Indoxyl-glycosides for Detection of Glycosidase Activities

Syntese af indoxyl-glycosider til påvisning af glycosidase Aktiviteter

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Syntese og karakterisering af supramolekylære Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Hydroquinon Based Syntese af guld nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Syntese af Hierarkisk ZnO / CdSSe heterostruktur Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Integration of Miniaturized Solid Phase Extraction and LC-MS/MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Human Urine for Clinical Applications

Integration af miniaturiseret fastfaseekstraktion og LC-MS / MS-detektion af 3-nitrotyrosin i human urin til kliniske applikationer

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protokol til fastfasesyntese af oligomerer af RNA indeholdende en 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethyl-modifikation og karakterisering via cirkulær dikroisme

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Syntese og massespektrometri analyse af Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...