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

Detta arbete finansierades genom ett bidrag från fakulteten Research Council att K.S. Huang (Azusa Pacific University - USA). C.R. Drisko är mottagare av John Stauffer stipendiet och den Gencarella grundutbildning forskningsbidrag. S.A. Griffin fick en S2S Undergraduate Research Fellowship från Institutionen för biologi och kemi.
<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/58508/58508img1.jpg">
Författarna (vänster till höger) Cody Drisko, Dr Kevin Huang och Silas Griffin genomfört experimenten och förberett manuskript. Cody Drisko är John Stauffer Fellow och en mottagare av bidraget som Gencarela forskning. Silas är en S2S Azusa Pacific University Research Fellow. Dr Kevin Huang den forskning som mentorskap och en mottagare av Azusa Pacific universitet fakulteten forskning rådet bidraget.

Varning: Läs alla relevanta säkerhetsdatablad (MSDS) före användning. Flera av de kemikalier som används i dessa synteser är akut giftigt och cancerframkallande. Använd alla lämpliga säkerhetsrutiner när du utför följande reaktioner, inklusive användning av tekniska kontrollåtgärder (spiskåpa och IR och NMR spectrometers) och personlig skyddsutrustning (handskar, labbrock, skyddsglasögon, hellånga byxor, och stängd tå skor).
1. Michael tillägg av Furfurylamine till REM länk...

I en typisk REM linker/fasta fasen syntetiska strategi, före utgivningen av en Amin från fasta stöd, är det viktigt att bilda ett kvaternära ammoniumsalter salt, som beskrivs i avsnitt 4 i det protokollet39. På grund av sterisk hindret tricykliska system och skrymmande R2 grupper (bensylbensoat och octyl halogenider), skulle endast små alkylerande reagenser (metyl och allyl halogenider) kunna utnyttjas i denna reaktion46. Med en enkel modifiering, vilket m...

Trots senaste upptäckter med högt-functionalized gröna föreningar i ett antal biologiska system1, är en bekväm väg fortfarande nödvändigt för deras lätt tillverkning. Sådana system och användningsområden för dessa föreningar inkluderar: MDM2 hämning och andra anticancer aktiviteter2,3,4,5, enzym hämning6,7,8 , antibiotiska aktivitet9,10, fluorescerande taggning10,11,12, enantioselective bindande för DNA-prober13,14, 15 och RNA inriktning16, tillsammans med många potentiella tillämpningar till therapeutics17,18,19. Med en ökande efterfrågan på dessa föreningar förblir aktuell litteratur splittrade om som syntetisk väg är bäst. Moderna syntetiska strategier på detta problem använder isatin och isatin derivat som utgångsmaterial för en mängd föreningar20,21, komplicerade intramolekylära rearrangements22,23 ,24,25, Lewis syra1,26,27 eller övergång metall katalys17,28,29, 30, eller asymmetrisk processer31. Medan dessa förfaranden har haft framgång i att producera specifika gröna oximes med begränsad funktionalitet, har en syntetisk strategi för att producera ett bibliotek av molekyler med hög diastereoselectivity varit utforskade relativt mindre32.
Den teknik som presenteras här visar att dessa molekyler av intresse kan genereras med ett antal väl förstått syntetiska tekniker i tandem. Den föreslagna vägen börjar med syntesen av molekylen på ett fast stöd med hjälp av en REM länkare och intramolekylära silyl nitronate-olefin cykloadditionen (ISOC), och distribuerar en ickelinjär rutt, kännetecknas av bond severing i ett tricykliska system, lämnar en Mycket functionalized heterocykel. REM linkers, känd för sin bekvämlighet och återvinningsbarhet, utnyttja ett fast stöd för att syntetisera tertiära aminer33. På grund av lätthet av rening ackrediterade till REM linker via enkel filtrering, ger denna fasta fasen syntes teknik forskare med en återvinningsbar och traceless länkare, som har använts här. När reaktionen är klar, REM länkaren regenereras och kan återanvändas flera gånger. REM länkaren beror också traceless, till skillnad från många fasta fasen linkers fästpunkten mellan produkten och polymeren är omöjlig att skilja34,35. Också väl studerat och förstås är ISOC reaktionen, användbar i syntesen av pyrrolidin oximes36,37. Kanske mer känd som en 1,3-tvåpolig cykloadditionen, dessa reaktioner bildar ett antal föreningar med hög diastereoselectivity38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. med hjälp av modifierade REM-tillsammans-ISOC-tekniken för syntesen av gröna molekyler ger en mycket diastereoselective produkt. Häri, rapporterar vi om effektiv produktion av gröna oximes med en ny syntetisk metod, kombinera två väl förstått vägar och lättillgängliga utgångsmaterial.

<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 bekväm syntesväg för gröna föreningar är väl eftertraktade på grund av den molekylens potentiella användning i biologiska system. Med hjälp av fasta fasen syntes, kan regenererande Michael (REM) linker strategier och 1,3-tvåpolig cykloadditionen, ett bibliotek av strukturellt likartade föreningar, både med och utan en gröna center, konstrueras. De främsta fördelarna med solid-support syntesen är följande: för det första varje reaktion steg kan drivas till fullbordan med hjälp av ett stort överskott av reagenser som leder till hög avkastning; Nästa, användning av kommersiellt tillgängliga utgångsmaterial och reagenser hålla kostnaderna låga; Slutligen, reaktionen kliver är lätt att rena via enkel filtrering. REM linker strategin är attraktiva på grund av dess återvinningsbarhet och traceless natur. När en reaktionsformel är klar, kan länkare återanvändas flera gånger. I en typisk fasta fasen syntes innehåller produkten antingen en del av eller hela länkare, vilket kan vara önskvärt. REM länkaren är ”traceless” och fästpunkten mellan produkten och polymeren är omöjlig att skilja. Den höga diastereoselectivity av de intramolekylära 1,3-tvåpolig cykloadditionen är väl dokumenterat. Begränsas av olöslighet av fasta stöd, reaktion progression kan endast övervakas av en förändring i de funktionella grupperna (om någon) via infraröd (IR) spektroskopi. Således kan inte strukturella identifiering av intermediärer karakteriseras av konventionella kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Andra begränsningar till denna metod härstammar från kompatibla av polymer/länkaren till systemet med önskad kemisk reaktion. Häri rapportera vi ett protokoll som möjliggör bekväm produktionen av gröna föreningar som, med enkla ändringar, kan automatiseras med hög genomströmning tekniker.

Som beskrivs i proceduren ovan, börjar syntetiska vägen till gröna oximes (se figur 1) med Michael tillägg av furfurylamine till sammansatta 1, REM länkare, råd 2. En efterföljande Michael tillägg och 1,3-tvåpolig cykloadditionen av stöd 2 använder olika β-nitrostyrene derivat avkastning tricykliska förening 3, en N- silyloxy isoxazolidine med fyra unika stereogenic cent...

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

Här presenterar vi ett protokoll för att demonstrera en effektiv metod för syntesen av gröna föreningar. Den fem-stegs processen använder fasta fasen syntes och regenererande Michael linker strategier. Generellt svårt att syntetisera, presenterar vi en anpassningsbar metod för syntesen av gröna molekyler annars otillgängliga för andra moderna metoder.

Fasta fasen syntes av [4.4] gröna 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 ...

Denna fasta fas organiska syntetisk teknik kan hitta tillämpningar i byggandet av ett kombinatoriskt bibliotek, medan syntes av het spirocyclic heterocycles, som kan testas för anti-cancer aktiviteter med hjälp av bioassays. Även om denna metod kan användas för syntes av spirocykliska föreningar, det kan också tillämpas på andra små molekyler, såsom isoxazoliner och isoxazoler. För att påbörja syntesen, lägg till en 25 millileter solid-fas reaktionskärl ett gram REM harts, 20 millileters av dimetylformamid, och 2,4 milliliter av furfurylamin.Kapa kärlet och agitera det i 24 timmar på en shaker vid rumstemperatur för att ladda hartset med furfurylamin. Sedan dränera furfurylamin bärharts och agitera den i cirka tre minuter i fem milliliter DMF att tvätta den. Därefter tvätta hartset fyra gånger, omväxlande mellan fem milliliter av dichloromethane att svälla hartset, och fem milliliter metanol att kontraktera hartset.Torka sedan ordentligt hartset med tryckluft, som vanligtvis tar ca 30 minuter. Därefter, i en väl ventilerad rök huva, tillsätt 1,48 milliliter av trietylamin, 10 milliliter av vattenfri toluen, och 637 gram beta nitrostyren till den torra furfurylamin bärande harts. Tillsätt en milliliter trimetylsilylklorid till reaktionsblandningen.Och lämna kärlet öppet tills blandningen har släppt ut hydrokloridgas. Sedan locket kärlet och agitera blandningen i 48 timmar vid rumstemperatur för att bilda isoxazol mellanliggande. Därefter lägger du till fem milliliter metanol för att släcka reaktionen.Skaka blandningen i tre minuter, och låt den sedan dra i två minuter. Töm sedan hartset och tvätta den fyra gånger, omväxlande mellan fem milliliter DCM, och fem milliliter metanol. Torka noggrant den tvättade hartsen med tryckluft.Därefter tillsätt en milliliter av vattenfri tetrahydrofuran till den torra hartset. Tillsätt sedan 1,24 milliliter av en en molarlösning av tetra-n-butylammonium flouride i THF och agitera blandningen vid rumstemperatur i 12 timmar för att öppna isoxazolringen. Efteråt, sila hartset och tvätta den med fem milliliter av THF, följt av fyra tvättar omväxlande mellan fem milliliter DCM och fem milliliter metanol.Torka hartsen ordentligt med tryckluft. Därefter lägger du till fem milliliter DMF till hartset, följt av en milliliter av en-bromooctane. Agitera blandningen i 24 timmar vid rumstemperatur för att bilda kvartäramin.Töm sedan hartset och tvätta den med fem milliliter DMF. Tvätta hartsen ytterligare fyra gånger, växlande mellan DCM och metanol, och torka med tryckluft. Därefter lägger du till tre milliliter DCM till den torra hartsen, följt av 1,5 milliliter TEA.Agitera blandningen i 24 timmar för att klyva spirocykliska oxime från polymerstödet. Samla sedan upp råvaran i en injektionsflaska eller kolv. Tvätta hartset fyra gånger, omväxlande mellan DCM och metanol, och samla upp tvättarna i produktflaskan.Avlägsna flyktiga ämnen från produktblandningen på en roterande förångare. Sedan triturtera råvaran med 5 milliliter kokande metanol, och försiktigt ta bort vätskan. Tvätta hartset två gånger med fem milliliter portioner DCM och torka den med tryckluft för återanvändning i efterföljande experiment.Spirocyclic oximes med olika substituents var syntetiseras med utmärkta stereoselectivity. Den totala avkastningen indikerar i genomsnitt 80 till 88%avkastning för varje syntetiskt steg. Reaktionen framskrider genom isoxazolringens öppning kan övervakas genom IR-spektroskopi.Generellt individer nya till denna metod kämpar med att välja lämplig polymer stöd linker. Det är viktigt för länkaren att vara robust för alla reaktionsförhållanden under syntesen. Medan du försöker detta förfarande, kom ihåg att tvätta och torka hartset innan nästa reaktionssteg.Överblivna reagenser från föregående steg kommer att komplicera den totala syntesen och kommer att påverka avkastningen och renheten hos den spirocykliska produkten.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Syntes av Immunotargeted Magneto-plasmoniska nanokluster

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 Metodik för Asymmetric Ferrocen Härledda Bio-konjugerade system via Solid Phase Harts-metodik

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

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

Syntes och karakterisering av Supramolekylära 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 baserad syntes av guld nanostavar

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

Syntes av Hierarkisk ZnO / CdSSe Heteronanoträd

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 av miniatyriserad fast fas extraktion och LC-MS / MS-detektion av 3-nitrotyrosin i human urin för kliniska tillämpningar

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

Protokoll för fastfassyntesen av oligomerer av RNA innehållande en 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenylmetylmodifiering och karakterisering via cirkulär dikroism

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

Syntes och masspektrometri analys av Oligo-peptoids

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