Name: solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes
Uploaded: 2019-02-06T13:00:00
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Quest'opera è stata finanziata da una sovvenzione dal Consiglio di ricerca di facoltà K.S. Huang (Azusa Pacific University - Stati Uniti d'America). C.R. Drisko ha ricevuto la borsa di studio di John Stauffer e il Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin ha ricevuto un S2S Undergraduate Research Fellowship dal dipartimento di biologia e chimica.
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Autori (da sinistra a destra) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang e Silas Griffin condotti gli esperimenti e preparato il manoscritto. Cody Drisko è John Stauffer Fellow e un destinatario del Gencarela Research Grant. Silas è un S2S Azusa Pacific University Research Fellow. Dr. Kevin Huang fornito il mentoring di ricerca ed è un destinatario di Azusa Pacific University Facoltà Research Council Grant.

Attenzione: Si prega di consultare tutte le schede di dati di sicurezza (MSDS) prima dell'uso. Molte delle sostanze chimiche utilizzate in queste sintesi sono acutamente tossici e cancerogeni. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate quando si eseguono le seguenti reazioni, compreso l'uso di controlli tecnici (cappa e spettrometri IR e NMR) e dispositivi di protezione individuale (occhiali di sicurezza, guanti, camice, pantaloni lunghi, e Scarpe chiuse).
1. Michael aggiu...

In una tipica REM del linker/fase solida strategia sintetica, prima del rilascio di un'ammina dal supporto solido, è fondamentale per formare un sale di ammonio quaternario, come descritto nella sezione 4 del protocollo39. A causa di impedimento sterico del sistema triciclico e gruppi di ingombranti R2 (alogenuri benzilici e ottilico), unico piccoli reagenti alchilanti (Alogenuri metilici e allile) potrebbero essere utilizzati in questa reazione46. Con una sempl...

Nonostante le recenti scoperte utilizzando composti eterociclici funzionalizzati altamente spirocyclic in un certo numero di sistemi biologici1, un comodo sentiero è ancora necessario per la loro fabbricazione facile. Tali sistemi e la usi per questi eterocicli includono: MDM2 inibizione e altre attività anticancro2,3,4,5, enzima inibizione6,7,8 , attività antibiotica9,10, tagging10,11,12, enantioselettiva vincolante per DNA fluorescente sonde13,14, 15 e16, insieme a numerose applicazioni potenziali a terapeutica17,18,19di targeting RNA. Con una crescente domanda per questi eterocicli, letteratura corrente rimane divisa su quale via sintetica è migliore. Sintetici moderni approcci a questo problema utilizzano isatin e isatin derivati come materie prime per una varietà di eterocicli20,21, riarrangiamenti intramolecolare complicati22,23 ,24,25, Lewis acido1,26,27 o metalli di transizione catalisi17,28,29, 30, o processi asimmetrica31. Mentre queste procedure hanno avuto successo nella produzione di specifici spirocyclic ossime con funzionalità limitate, una strategia sintetica per la produzione di una libreria di molecole con alta diastereoselettività è stato esplorato relativamente meno32.
La tecnica presentata qui dimostra che queste molecole di interesse possono essere generate utilizzando un numero di tecniche di sintesi ben capiti in tandem. A partire con la sintesi della molecola su un supporto solido utilizzando un linker di REM e intramolecolari Silile nitronate-olefina cicloaddizione (ISOC), il percorso proposto consente di distribuire un percorso non lineare, caratterizzato da bond dividente in un sistema triciclico, lasciando un heterocycle altamente funzionalizzati. Linker di REM, noti per la loro convenienza e riciclabilità, utilizzare un supporto solido per sintetizzare ammine terziarie33. A causa della facilità di purificazione accreditati alla REM del linker tramite semplice filtrazione, questa tecnica di sintesi in fase solida offre ai ricercatori con un linker riciclabile e traceless, che è stato utilizzato qui. Una volta che la reazione è completa, il linker di REM viene rigenerato e può essere riutilizzato più volte. Il linker di REM è traceless anche perché, a differenza di molti linker di fase solida, il punto di attacco tra il prodotto e il polimero è indistinguibile34,35. Anche ben studiato e capito è la reazione di ISOC, utile nella sintesi di pyrrolidine ossime36,37. Forse meglio conosciuto come una cicloaddizione 1,3-dipolare, queste reazioni formano un numero di eterocicli con alta diastereoselettività38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. utilizzando la tecnica di REM-accoppiato-ISOC modificata per la sintesi di molecole spirocyclic produce un prodotto altamente diastereoselettiva. Qui, segnaliamo su una produzione efficiente di ossime spirocyclic utilizzando un nuovo approccio sintetico, che unisce due vie ben comprese e prontamente disponibili materiali di partenza.

<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

Una comoda rotta sintetica per spirocyclic eterocicli è ben ricercata a causa di uso potenziale della molecola nei sistemi biologici. Per mezzo di sintesi in fase solida, rigenerante strategie del linker Michael (REM) e la cicloaddizione 1,3-dipolare, una libreria di eterocicli strutturalmente simili sia con che senza un centro di spirocyclic, può essere costruito. I principali vantaggi della sintesi solido-supporto sono come segue: in primo luogo, ogni passaggio di reazione può essere guidato a completamento utilizzando un grande eccesso di reagenti conseguente rese elevate; avanti, l'uso di materie prime disponibili in commercio e reagenti mantenere i costi bassi; Infine, i punti di reazione sono facili da purificare tramite semplice filtrazione. La strategia del linker di REM è attraente a causa della sua natura traceless e riciclabilità. Una volta completato uno schema di reazione, il linker può essere riutilizzato più volte. In una tipica sintesi in fase solida, il prodotto contiene una parte di o il linker intero, che può risultare indesiderato. Il linker di REM è "traceless" ed il punto di attacco tra il prodotto e il polimero è indistinguibile. L'alta diastereoselettività della cicloaddizione 1,3-dipolare intramolecolare è ben documentato. Limitata dall'insolubilità del supporto solido, la progressione di reazione possa solo essere monitorata da un cambiamento in gruppi funzionali (se presente) tramite spettroscopia nell'infrarosso (IR). Così, l'identificazione strutturale di intermedi non può essere caratterizzata da convenzionale risonanza magnetica nucleare (NMR). Altre limitazioni di questo metodo derivano dalle compatibilità del polimero/linker al regime di reazione chimica desiderata. Qui segnaliamo un protocollo che consente la produzione conveniente di eterocicli spirocyclic che, con semplici modifiche, possono essere automatizzato con tecniche di alto-rendimento.

Come descritto nella procedura precedente, il percorso sintetico per spirocyclic ossime (Vedi Figura 1) inizia con l'aggiunta di Michael di furfurylamine Compound 1, il linker di REM, permettersi 2. Una successiva addizione di Michael e la cicloaddizione 1,3-dipolare del supporto 2 utilizzando vari β-nitrostirene derivati resa il triciclico composto 3, un N- silyloxy isoxazolidine c...

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Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Qui presentiamo un protocollo per dimostrare un metodo efficiente per la sintesi di eterocicli spirocyclic. Sintesi in fase solida e rigenerante strategie del linker Michael utilizza il processo in cinque fasi. Generalmente difficili da sintetizzare, presentiamo un metodo personalizzabile per la sintesi di molecole spirocyclic altrimenti inaccessibili ad altri approcci moderni.

Sintesi in fase solida di [4,4] Spirocyclic ossime

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 ...

Questa tecnica sintetica organica in fase solida può trovare applicazioni nella costruzione di una biblioteca combinatoria, mentre la sintesi di eterocicli eterociclici et spirociclici, che possono essere testati per attività antitumorali utilizzando test biologici. Sebbene questo metodo possa essere utilizzato per la sintesi di composti spirociclici, può anche essere applicato ad altre piccole molecole, come isoxazoline e isoxazoli. Per iniziare la sintesi, aggiungere a un recipiente di reazione in fase solida da 25 millilitri un grammo di resina REM, 20 millileter di dimetilformamide e 2,4 millilitri di furfurilammina.Limitare il recipiente e agitarlo per 24 ore su uno shaker a temperatura ambiente per caricare la resina con furfurilammina. Quindi scolare la resina portante furfurilammina e agitarla per circa tre minuti in cinque millilitri di DMF per lavarla. Successivamente, lavare la resina quattro volte, alternando cinque millilitri di diclorometano per gonfiare la resina e cinque millilitri di metanolo per contrarre la resina.Quindi asciugare accuratamente la resina con aria compressa, che di solito richiede circa 30 minuti. Successivamente, in una cappa fumi ben ventilata, aggiungere 1,48 millilitri di trietilammina, 10 millilitri di toluene anidro e 637 grammi di beta nitrostirolo alla resina portante furfurilammina secca. Aggiungere un millilitro di cloruro di trimetilsilil alla miscela di reazione.E lasciare il recipiente aperto fino a quando la miscela non ha finito di rilasciare gas cloridrato. Quindi limitare il vaso e agitare la miscela per 48 ore a temperatura ambiente per formare l'intermedio isoxazolo. Successivamente, aggiungere cinque millilitri di metanolo per spegnere la reazione.Agitare il composto per tre minuti, quindi lasciarlo in ammollo per due minuti. Quindi scolare la resina e lavarla quattro volte, alternando cinque millilitri di DCM e cinque millilitri di metanolo. Asciugare accuratamente la resina lavata con aria compressa.Quindi, aggiungere un millilitro di tetraidrofurano anidrofurano alla resina secca. Quindi aggiungere 1,24 millilitri di una soluzione molare di farineuro di tetra-n-butilammonio nel THF e agitare la miscela a temperatura ambiente per 12 ore per aprire l'anello di isoxazolo. Successivamente, filtrare la resina e lavarla con cinque millilitri di THF, seguiti da quattro lavaggi alternati tra cinque millilitri di DCM e cinque millilitri di metanolo.Asciugare accuratamente la resina con aria compressa. Successivamente, aggiungere cinque millilitri di DMF alla resina, seguiti da un millilitro di un bromoottano. Agitare la miscela per 24 ore a temperatura ambiente per formare l'ammina quaternaria.Quindi scolare la resina e lavarla con cinque millilitri di DMF. Lavare la resina altre quattro volte, alternando DCM e metanolo, e asciugare con aria compressa. Successivamente, aggiungere tre millilitri di DCM alla resina secca, seguiti da 1,5 millilitri di TEA.Agitare la miscela per 24 ore per scindere l'ossima spirociclica dal supporto del polimero. Quindi, raccogliere il prodotto grezzo in una fiala o in un pallone. Lavare la resina quattro volte, alternandosi tra DCM e metanolo, e raccogliere i lavaggi nel flaconcino del prodotto.Rimuovere i volatili dalla miscela di prodotto su un evaporatore rotante. Quindi, triturare il prodotto grezzo con 5 millilitri di metanolo bollente e rimuovere con cura il liquido. Lavare la resina due volte con cinque porzioni millilitri di DCM e asciugarla con aria compressa per il riutilizzo in esperimenti successivi.Le ossima spirocicliche con vari sostituenti sono state sintetizzati con un'eccellente stereoseletività. La resa complessiva indica una resa media dall'80 all'88% per ogni fase sintetica. La reazione che avanza attraverso l'apertura dell'anello isoxazolo può essere monitorata mediante spettroscopia IR.Generalmente, gli individui nuovi a questo metodo hanno difficoltà a selezionare il linker di supporto polimerico appropriato. È essenziale che il linker sia robusto a tutte le condizioni di reazione durante la sintesi. Durante il tentativo di questa procedura, ricordarsi di lavare e asciugare la resina prima della fase di reazione successiva.I reagenti rimanenti del passo precedente complicheranno la sintesi complessiva e influenzeranno la resa e la purezza del prodotto spirociclico.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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