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

Dit werk werd gefinancierd door een subsidie van de faculteit Research Council K.S. Huang (Azusa Pacific University - Verenigde Staten). C.R. Drisko is een ontvanger van de John Stauffer beurs en de Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin ontving een S2S Undergraduate Research Fellowship van het departement biologie en chemie.
<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/58508/58508img1.jpg">
Auteurs (van links naar rechts) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang en Silas Griffin de experimenten en bereid het manuscript. Cody Drisko is een John Stauffer Fellow en een ontvanger van de subsidie van Gencarela onderzoek. Silas is een S2S Azusa Pacific University Research Fellow. Dr. Kevin Huang verstrekt het onderzoek mentorschap en is een ontvanger van de Azusa Pacific University faculteit onderzoek Raad subsidie.

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (MSDS) vóór gebruik. Verscheidene van de chemicaliën die worden gebruikt in deze syntheses zijn acuut toxisch en kankerverwekkend. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van de volgende reacties, met inbegrip van het gebruik van technische controles (zuurkast en IR en NMR spectrometers) en persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen, veiligheidsbril, laboratoriumjas, full-length broek, en gesloten-teen schoenen).
<p class="jove...

In een typische REM linker/solid-phase synthetische strategie, voorafgaand aan de release van een amine van de solide steun, is het essentieel om te vormen van een quaternair ammoniumzout, zoals beschreven in sectie 4 van het protocol39. Als gevolg van de sterische hinder van de tricyclische systeem en omvangrijk R2 groepen (benzyl en octyl halogeniden), kunnen slechts een klein alkylerend reagentia (methyl en allyl halogeniden) worden gebruikt in deze reactie46....

Ondanks recente ontdekkingen zeer matiemaatschappij spirocyclic heterocyclische verbindingen met een aantal biologische systemen1, is een handige traject nog steeds noodzakelijk voor de productie ervan eenvoudig. Dergelijke systemen en toepassingen voor deze heterocycles omvatten: MDM2 inhibitie en andere antikanker activiteiten2,3,4,5, enzym inhibitie6,7,8 , antibiotische werking9,10, fluorescerende tagging10,11,12, enantioselectieve bindend voor DNA-sondes13,14, 15 en RNA gericht op16, samen met talrijke toepassingsmogelijkheden therapeutics17,18,19. Met een stijgende vraag naar deze heterocycles blijft de huidige literatuur verdeeld over welke synthetische traject is het beste. Moderne synthetische benaderingen van dit probleem isatine en isatine derivaten gebruiken als grondstof voor een verscheidenheid van heterocycles20,21, ingewikkelde intramoleculaire herschikkingen22,23 ,24,25, Lewis zuur1,26,27 of overgangsmetalen katalyse17,28,29, 30, of asymmetrische processen31. Hoewel deze procedures hebben gehad succes in het produceren van specifieke spirocyclic oximes met beperkte functionaliteit, is een synthetische strategie voor het produceren van een bibliotheek van moleculen met hoge diastereoselectivity onderzocht relatief minder32geweest.
De techniek die hier gepresenteerd blijkt dat deze moleculen van belang kunnen worden gegenereerd met behulp van een aantal goed begrepen synthetische technieken in tandem. Beginnend met de synthese van het molecuul op een stevige steun met behulp van een REM linker en intramoleculaire silyl nitronaat-olefine cycloadditie (ISOC), de voorgestelde route implementeert een niet-lineaire route, gekenmerkt door bond versnijden in een tricyclische systeem, waardoor een zeer matiemaatschappij heterocycle. REM linkers, gekend voor hun gemak en de recycleerbaarheid, gebruik maken van een stevige steun te synthetiseren tertiaire amines33. Vanwege het gemak van de zuivering geaccrediteerd aan de REM linker via eenvoudige filtratie, biedt deze solid-phase synthese techniek wetenschappers met een recycleerbaar en spoorloze linker, die hier is gebruikt. Zodra de reactie voltooid is, wordt de linker REM wordt geregenereerd en kan meerdere malen worden hergebruikt. De REM-linker is ook spoorloze omdat, in tegenstelling tot vele solid-phase linkers, het punt van bijlage tussen het product en het polymeer te onderscheiden34,35. Ook goed bestudeerde en te begrijpen is de reactie van de ISOC, nuttig bij de synthese van pyrrolidine oximes36,37. Misschien beter bekend als een 1,3-Dipolaire cycloadditie, deze reacties vormen een aantal heterocycles met hoge diastereoselectivity38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. met behulp van de gewijzigde REM-combinatie-ISOC techniek voor de synthese van spirocyclic moleculen een zeer diastereoselective product levert. Hierin, rapporteren wij over de efficiënte productie van spirocyclic oximes met behulp van een nieuwe synthetische aanpak, het combineren van twee goed begrepen trajecten en gemakkelijk beschikbare grondstoffen.

<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

Een handige synthetische route voor spirocyclic heterocycles is goed gewilde ten gevolge van het molecuul potentiële gebruik in biologische systemen. Door middel van solid-phase synthese, regenereren Michael (REM) linker strategieën en 1,3-Dipolaire cycloadditie, een bibliotheek van structureel vergelijkbare heterocycles, zowel met als zonder een spirocyclic center, figuur kan worden geconstrueerd. De belangrijkste voordelen van de synthese van solid-ondersteuning zijn als volgt: eerst, elke reactiestap kan worden gereden om voltooiing met behulp van een grote overmaat van reagentia resulterend in hoge opbrengsten; volgende, het gebruik van verkrijgbare grondstoffen en reagentia houden de kosten laag; tot slot, de reactie stappen zijn gemakkelijk te zuiveren via eenvoudige filtratie. De strategie van de linker REM is aantrekkelijk vanwege de recycleerbaarheid en spoorloze aard. Zodra een regeling van de reactie is voltooid, kan de linker meerdere malen worden hergebruikt. In een typische solid-phase-synthese bevat het product een deel van of de hele linker, die ongewenste kan aantonen. De REM-linker is "spoorloze" en het punt van bijlage tussen het product en het polymeer is niet te onderscheiden. De hoge diastereoselectivity van de intramoleculaire 1,3-Dipolaire cycloadditie is goed gedocumenteerd. Beperkt door de oplosbaarheid van de solide steun, de reactie progressie kan alleen worden gecontroleerd door een verandering in de functionele groepen (indien aanwezig) via infrarood (IR) spectroscopie. Dus, kan niet de structurele identificatie van tussenproducten worden gekenmerkt door conventionele nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie. Andere beperkingen met betrekking tot deze methode vloeien voort uit de compatibiliteit van de polymeer/linker voor de regeling van de gewenste chemische reactie. Hierin verslag wij een protocol waarmee handig voordeproductie van spirocyclic-heterocycles, die met eenvoudige wijzigingen, kunnen worden geautomatiseerd met high-throughput technieken.

Zoals beschreven in de bovenstaande procedure, begint de synthetische route naar spirocyclic oximes (Zie Figuur 1) met de toevoeging van Michael van furfurylamine naar samengestelde 1, de REM linker, veroorloven 2. Een latere toevoeging van Michael en 1,3-Dipolaire cycloadditie van de steun 2 verschillende β-nitrostyrene-derivaten opbrengst de tricyclische samengestelde 3, een N- si...

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

Hier presenteren we een protocol om aan te tonen van een efficiënte methode voor de synthese van spirocyclic heterocycles. De vijf-stap proces maakt gebruik van solid-phase synthese en regenereren van Michael linker strategieën. Over het algemeen moeilijk te synthetiseren, presenteren we een aanpasbare methode voor de synthese van spirocyclic moleculen anders ontoegankelijk is voor andere moderne benaderingen.

Solid-phase synthese van [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 ...

Deze vaste fase organische synthetische techniek kan toepassingen vinden in de bouw van een combinatorische bibliotheek, terwijl synthese van het spirocyclische heterocycles, die kunnen worden getest op anti-kanker activiteiten met behulp van bioassays. Hoewel deze methode kan worden gebruikt voor de synthese van spirocyclische verbindingen, kan het ook worden toegepast op andere kleine moleculen, zoals isoxazolines en isoxazoles. Om te beginnen met de synthese, toe te voegen aan een 25 millileter vaste-fase reactievat een gram REM-hars, 20 millileters dimethylformamide, en 2,4 milliliter furfurylamine.Dop het vat af en roer het 24 uur op een shaker bij kamertemperatuur om de hars te laden met furfurylamine. Giet vervolgens de furfurylamine dragende hars af en roer het gedurende ongeveer drie minuten in vijf milliliter DMF om het te wassen. Daarna was je de hars vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter dichloormethaan om de hars op te zwellen, en vijf milliliter methanol om de hars samen te trekken.Droog vervolgens de hars grondig met perslucht, die meestal ongeveer 30 minuten duurt. Voeg vervolgens in een goed geventileerde rookkap 1,48 milliliter triethylamine, 10 milliliter waterwaterkleur en 637 gram bèta nitrostyreen toe aan de droge furfurylamine met hars. Voeg een milliliter trimethylsilylchloride toe aan het reactiemengsel.En laat het vat open totdat het mengsel klaar is met het afgeven van hydrochloridegas. Dop het vat af en roer het mengsel 48 uur op kamertemperatuur om de isoxazool tussenpersoon te vormen. Voeg daarna vijf milliliter methanol toe om de reactie te doven.Schud het mengsel gedurende drie minuten, en laat het weken voor twee minuten. Giet de hars af en was het vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol. Droog de gewassen hars grondig met perslucht.Voeg vervolgens een milliliter watervrije tetrahydrofuran toe aan de droge hars. Voeg vervolgens 1,24 milliliter van een een molaire oplossing van tetra-n-butylammonium flouride toe in de THF en roer het mengsel 12 uur op kamertemperatuur om de isoxazolering te openen. Daarna, stam de hars en was het met vijf milliliter THF, gevolgd door vier wasbeurten afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol.Droog de hars grondig met perslucht. Voeg vervolgens vijf milliliter DMF toe aan de hars, gevolgd door een milliliter een bromooctaan. Roer het mengsel gedurende 24 uur bij kamertemperatuur om de quaternaire amine te vormen.Giet de hars af en was het met vijf milliliter DMF. Was de hars nog vier keer, afwisselend DCM en methanol, en droog met perslucht. Voeg vervolgens drie milliliter DCM toe aan de droge hars, gevolgd door 1,5 milliliter TEA.Roer het mengsel gedurende 24 uur om de spirocyclische oxime uit de polymeersteun te klemmen. Verzamel vervolgens het ruwe product in een flacon of kolf. Was de hars vier keer, afwisselend DCM en methanol, en verzamel de wasbeurten in de productbladl.Verwijder vluchtige stoffen uit het productmengsel op een roterende verdamper. Trituraat het ruwe product vervolgens met 5 milliliter kokend methanol en verwijder de vloeistof voorzichtig. Was de hars twee maal met vijf milliliter porties DCM en droog deze met perslucht voor hergebruik in latere experimenten.Spirocyclische ossen met verschillende substituenten werden gesynthetiseerd met een uitstekende stereoselectiviteit. De totale opbrengst geeft een gemiddelde van 80 tot 88% rendement voor elke synthetische stap. De reactie vordert door de isoxazool ring opening kan worden gevolgd door IR spectroscopie.Over het algemeen worstelen individuen die nieuw zijn op deze methode met het selecteren van de juiste polymeerondersteuning linker. Het is essentieel dat de linker robuust is voor alle reactieomstandigheden tijdens de synthese. Tijdens een poging deze procedure, vergeet niet om te wassen en droog de hars voor de volgende reactie stap.Overgebleven reagentia van de vorige stap zullen de algehele synthese bemoeilijken en de opbrengst en zuiverheid van het spirocyclische product beïnvloeden.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Synthese van Immunotargeted Magneto-plasmonische Nanoclusters

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

Synthetische Methodologie voor Asymmetric Ferroceen Afgeleid Bio-conjugaat Systems via Solid Phase Resin-gebaseerde Methodologie

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

Synthese van Indoxyl-glycosiden voor detectie van Glycosidase Activiteiten

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

Synthese en karakterisering van Supramoleculaire colloïden

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

Hydrochinon Based Synthese van Gold 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

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur 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

Integratie van Gefinatiseerde Solid Phase Extraction en LC-MS / MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Menselijke Urine voor Klinische Toepassingen

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

Protocol voor de vaste fase synthese van oligomeren van RNA die een 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethylmodificatie en karakterisering via cirkelvormige dichroïsme

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

Synthese en analyse van de Spectrometrie van de massa van Oligo-peptoids

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