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 arbeidet ble finansiert av en bevilgning fra Forskningsrådet fakultetet til K.S. Huang (i Azusa Pacific University - USA). CR Drisko er en mottaker av John Stauffer stipend og Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin mottok en S2S Undergraduate Research Fellowship fra Institutt for biologi og kjemi.
<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/58508/58508img1.jpg">
Forfatterne (venstre) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang og Silas Griffin utført eksperimenter og forberedt manuskriptet. Cody Drisko er John Stauffer Fellow og en mottaker av Gencarela Research Grant. Silas er en S2S i Azusa Pacific University Research Fellow. Dr. Kevin Huang gitt forskning veiledning og er en mottaker av i Azusa Pacific University fakultet Research Council Grant.

FORSIKTIG: Se alle relevante sikkerhetsdatablader (MSDS) før bruk. Flere av kjemikaliene som brukes i disse synteser er akutt giftige og kreftfremkallende. Kan du bruke alle nødvendige sikkerhets praksis når du utfører følgende reaksjoner, inkludert bruk av engineering kontroller (avtrekksvifte og IR og NMR spektrometre) og personlig verneutstyr (vernebriller, hansker, laboratoriefrakk, full lengde bukser, og lukket tå sko).
1. Michael tillegg av Furfurylamine til REM Linker
<p class="...

I en typisk REM linker/solid-fase syntetiske strategi, før utgivelsen av et Amin fra solid støtte, er det avgjørende å danne kvartær ammonium salt, som beskrevet i del 4 av protokollen39. På grunn av den steric hindring av trisykliske systemet og omfangsrik R2 grupper (benzyl og octyl halides), kan bare små alkylating reagenser (metyl og allyl halides) benyttes i denne reaksjonen46. Med en enkel endring, slik at for å bruk av større, steric reagenser, st...

Til tross for nyere funn med svært functionalized spirocyclic heterocycles i en rekke biologiske systemer1, en praktisk sti er fortsatt nødvendig for deres lett produsere. Slike systemer og bruker for disse heterocycles inkluderer: MDM2 hemming og andre anticancer aktiviteter2,3,4,5, enzym hemming6,7,8 , antibiotika aktivitet9,10, fluorescerende merking10,11,12, enantioselective bindende for DNA sonder13,14, 15 og RNA målretting16, sammen med mange bruksmuligheter til therapeutics17,18,19. Etterspørselen for disse heterocycles forblir gjeldende litteratur delte om hvilke syntetiske veien er best. Moderne syntetiske tilnærminger til problemet bruke isatin og isatin derivater som starter materiale for en rekke heterocycles20,21, komplisert intramolekylære rearrangements22,23 ,24,25, Lewis syre1,26,27 eller transisjonsmetall katalyse17,28,29, 30, eller asymmetrisk prosesser31. Mens disse prosedyrene har hatt suksess i å produsere bestemte spirocyclic oximes med begrenset funksjonalitet, har en syntetisk strategi for å produsere et bibliotek av molekyler med høye diastereoselectivity vært utforsket relativt mindre32.
Teknikken presenteres her viser at disse molekylene rundt kan genereres ved hjelp av en rekke godt forstått syntetiske teknikker i tandem. Starter med syntese av molekylet på en solid støtte bruker REM linker og intramolekylære silyl nitronate-olefiner cycloaddition (ISOC), den foreslåtte veien distribuerer en ikke-lineær rute, preget av bond kuttet i en tricyclic system, forlate en svært functionalized heterocycle. REM linkers, kjent for sin bekvemmelighet og resirkulerbarhet, utnytte en solid støtte for å syntetisere tertiær aminer33. På grunn av brukervennlighet for rensing akkreditert til REM koblingsfunksjonalitet via enkle filtrering, gir denne solid-fase syntese teknikken forskere med et resirkulerbare og traceless linker, som er brukt her. Når reaksjonen er fullført, REM linker genereres og kan brukes på nytt flere ganger. REM linker er også traceless fordi, i motsetning til mange solid-fase linkers, poenget med vedlegg mellom produktet og polymer er utvisket34,35. Også godt studert og forstått er ISOC reaksjonen, nyttig for syntese av pyrrolidine oximes36,37. Kanskje bedre kjent som en 1,3-dipolar cycloaddition, disse reaksjonene danne en rekke heterocycles med høy diastereoselectivity,38,,39,,40,,41,,42 , 43 , 44 , 45. med endrede REM-sammen-ISOC teknikk for syntese av spirocyclic molekyler gir et svært diastereoselective produkt. Her, rapportere vi om en effektiv produksjon av spirocyclic oximes med en ny syntetisk tilnærming, kombinere to godt forstått stier og tilgjengelige starter materialer.

<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 praktisk syntetiske rute for spirocyclic heterocycles er også ettertraktet molekylets potensiell bruk i biologiske systemer. Med solid-fase syntese, kan regenererer Michael (REM) koblingsfunksjonalitet strategier og 1,3-dipolar cycloaddition, et bibliotek med samme heterocycles, både med og uten en spirocyclic sentrum, konstrueres. De viktigste fordelene med solid-støtte syntese er som følger: første steg reaksjonen kan bli drevet til ferdigstillelse med en stor overskudd av reagenser som resulterer i høy avkastning; neste, bruk av kommersielt tilgjengelige starter materialer og reagenser holde kostnadene lave; Endelig er reaksjon trinnene enkle å rense via enkle filtrering. REM koblingsfunksjonalitet strategien er attraktive på grunn av sin resirkulering og traceless natur. Når en reaksjon ordningen er fullført, linker kan brukes på nytt flere ganger. I en typisk solid-fase syntese inneholder produktet en del av eller hele linker, som kan være uønsket. REM linker er "traceless" poenget med vedlegg mellom produktet og polymer er utvisket. Den høye diastereoselectivity av intramolekylære 1,3-dipolar cycloaddition er godt dokumentert. Begrenset av insolubility av solid støtte, reaksjon progresjon kan bare bli overvåket av en endring i de funksjonelle gruppene (hvis noen) via infrarød (IR) spektroskopi. Dermed kan strukturell identifikasjon av mellomprodukter være preget av konvensjonelle kjernefysiske magnetisk resonans (NRM) spektroskopi. Andre begrensninger til denne metoden stammer fra av kompatibiliteten til polymer/linker ønsket kjemisk reaksjon ordningen. Her rapporterer vi en protokoll som tillater for praktisk produksjon av spirocyclic heterocycles som, med enkle modifikasjoner, kan automatiseres med høy gjennomstrømming teknikker.

Som beskrevet i fremgangsmåten ovenfor, begynner syntetiske ruten til spirocyclic oximes (se figur 1) med Michael tillegg av furfurylamine til sammensatte 1, REM linker, råd til 2. En etterfølgende Michael tillegg og 1,3-dipolar cycloaddition av støtte 2 ulike β-nitrostyrene derivater avkastning trisykliske sammensatte 3, en N- silyloxy isoxazolidine med fire unike stereogenic s...

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 presenterer vi en protokoll for å demonstrere en effektiv metode for syntese av spirocyclic heterocycles. Fem-trinns prosess benytter solid-fase syntese og regenererende Michael koblingsfunksjonalitet strategier. Generelt vanskelig å syntetisere, presenterer vi en passelig metode for syntese av spirocyclic molekyler ellers utilgjengelige for andre moderne tilnærminger.

Solid-fase syntese av [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 solidfasede organiske syntetiske teknikken kan finne anvendelser i byggingen av et kombinatorisk bibliotek, mens syntese av het spirosykliske heterocycles, som kan testes for anti-kreftaktiviteter ved hjelp av bioanalyser. Selv om denne metoden kan brukes til syntese av spirosykliske forbindelser, det kan også brukes på andre små molekyler, som isoksazoliner og isoksazoler. For å starte syntesen, legg til en 25 millileter solid-fase reaksjonsbeholder ett gram REM harpiks, 20 millileter dimetylformamid og 2,4 milliliter furfurylamin.Cap fartøyet og agiter det i 24 timer på en shaker ved romtemperatur for å laste harpiksen med furfurylamin. Tøm deretter furfurylaminbærerharpiksen og agiterer den i omtrent tre minutter i fem milliliter dmf for å vaske den. Deretter vasker du harpiksen fire ganger, vekslende mellom fem milliliter diklormetan for å hovne opp harpiksen, og fem milliliter metanol for å trekke harpiksen sammen.Tørk deretter harpiksen grundig med trykkluft, noe som vanligvis tar ca. 30 minutter. Deretter, i en godt ventilert røykhette, tilsett 1,48 milliliter trietyamin, 10 milliliter vannfri toluen og 637 gram betanitrostyren til den tørre furfurylaminbærende harpiksen. Tilsett en milliliter trimetylsilylklorid til reaksjonsblandingen.Og la fartøyet stå åpent til blandingen er ferdig med å slippe ut hydrokloridgass. Deretter cap fartøyet og agiter blandingen i 48 timer ved romtemperatur for å danne isoxazole mellomliggende. Etter det, legg til fem milliliter metanol for å slukke reaksjonen.Rist blandingen i tre minutter, og la den suge i to minutter. Tøm deretter harpiksen og vask den fire ganger, vekslende mellom fem milliliter DCM og fem milliliter metanol. Tørk den vaskede harpiksen grundig med trykkluft.Deretter legger du til en milliliter vannfri tetrahydrofuran til den tørre harpiksen. Tilsett deretter 1,24 milliliter av en molarløsning av tetra-n-butylammoniummelid i THF og agiterer blandingen ved romtemperatur i 12 timer for å åpne isoksazolringen. Etterpå, spenne harpiks og vaske den med fem milliliter av THF, etterfulgt av fire vasker vekslende mellom fem milliliter DCM og fem milliliter metanol.Tørk harpiksen grundig med trykkluft. Deretter legger du til fem milliliter DMF til harpiksen, etterfulgt av en milliliter en bromooctan. Agg om blandingen i 24 timer ved romtemperatur for å danne det kvarternære aminet.Tøm deretter harpiksen og vask den med fem milliliter DMF. Vask harpiksen fire ganger til, vekslende mellom DCM og metanol, og tørk med trykkluft. Deretter legger du til tre milliliter DCM til den tørre harpiksen, etterfulgt av 1,5 milliliter TE.Agiter blandingen i 24 timer for å holde spirosyklisk oksym fra polymerstøtten. Deretter samler du råoljeproduktet i et hetteglass eller kolbe. Vask harpiksen fire ganger, vekslende mellom DCM og metanol, og samle vaskene i hetteglasset med produktet.Fjern flyktige fra produktblandingen på en roterende fordamper. Deretter triturate råproduktet med 5 milliliter kokende metanol, og fjern forsiktig væsken. Vask harpiksen to ganger med fem milliliter deler av DCM og tørk den med trykkluft for gjenbruk i påfølgende eksperimenter.Spirocykliske oksymer med ulike substitutents ble syntetisert med utmerket stereovalg. Den totale avkastningen indikerer et gjennomsnitt på 80 til 88% utbytte for hvert syntetiske trinn. Reaksjonen utvikler seg opp gjennom isoksazolringåpningen kan overvåkes av IR-spektroskopi.Vanligvis sliter personer som er nye på denne metoden med å velge riktig polymerstøttekobling. Det er viktig at linkeren skal være robust for alle reaksjonsforhold under syntesen. Mens du prøver denne prosedyren, husk å vaske og tørke harpiksen før neste reaksjonstrinn.Rester av reagenser fra forrige trinn vil komplisere den generelle syntesen og vil påvirke utbyttet og renheten til spirosyklisk produkt.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Syntese av Immunotargeted Magneto-plasmonic 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

Syntetisk Methodology for Asymmetric Ferrocene Avledet Bio-konjugerte systemer via Solid Phase Resin-basert 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 av indoksyl-glykosider for deteksjon av glykosidase 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 av supra 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

Hydrokinon Basert Syntese av gull 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 av hierarkisk ZnO / CdSSe hetrostruktur 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

Integrasjon av miniatyrisert Solid Phase Extraction og LC-MS / MS Detection av 3-Nitrotyrosin i Human Urin for Kliniske Applications

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 for fastfasesyntese av oligomerer av RNA inneholdende en 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenylmetylmodifikasjon og karakterisering via sirkulær 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 av Oligo-peptoids

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