Name: preparation of contiguous bisaziridines for regioselective ring-opening reactions
Uploaded: 2022-07-28T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Contiguous Bisaziridines for Regioselective Ring-Opening Reactions at JoVE.com

Это исследование было поддержано грантом Корейского института фундаментальных наук (Национальный исследовательский центр объектов и оборудования), финансируемым Министерством образования (2022R1A6C101A751). Эта работа также была поддержана грантами Национального исследовательского фонда Кореи (NRF) (2020R1A2C1007102 и 2021R1A5A6002803).

Подробная информация обо всех синтезированных продуктах (1-5), включая структуру, полные спектры ЯМР, оптическую чистоту и данные HRMS-MALDI, приведена в дополнительном файле 1.
1. Синтез 3-(азиридин-2-ил)акрилальдегида (1а)
<ol><li>Пламя сушит колбу с кругл...

Образование неразделимой смеси диастереомеров изредка наблюдалось в ходе органокаталитического азиридирования хирального 3-[1-(1-фенилэтил)азиридина-2-ил)]акрилальдегида, когда в качестве источника азота использовали N-Boc-O-тозил или N-Ts-O-тозилгидроксиламин. Кроме тог?...

Рациональное проектирование малых органических молекул с разнообразными реакционноспособными участками, которые точно контролируют селективность продукта, является ключевой целью в современном органическом синтезе и зеленой химии 1,2,3,4,5,6,7,8. Для достижения этой цели нас заинтересовал модульный синтез азиридинов. Азиридины представляют интерес для большинства химиков-органиков из-за их структурно важной структуры9 с электронно разнообразным набором N-заместителей, которые могут привести к региоселективным реакциям открытия кольца с несколькими нуклеофилами 10,11,12,13,14,15,16,17,18, 19, и различные фармакологические действия, такие как противоопухолевые, противомикробные и антибактериальные свойства. Несмотря на достижения в химии азиридина, неактивированный азиридин и активированный азиридин имеют независимые синтезы и реакции открытия кольца в литературе20.
Поэтому мы стремились синтезировать смежные бисазиридины, содержащие как неактивированные, так и активированные азиридины. Эти смежные бисазиридины могут быть использованы для систематической рационализации хемоселективной картины открытия кольца на основе следующих электронных свойств двух различных азиридинов и их реакционной способности к нуклеофилам 20,21,22,23,24: а) активированных азиридинов, в которых электрон-замещающие вещества конъюгативно стабилизируют отрицательный заряд на азоте, легко реагируют с несколькими нуклеофилами в допускать кольцевые вскрытия изделий; б) неактивированные азиридины, в которых азот связан с электрон-донорными заместителями, значительно инертны по отношению к нуклеофилам; следовательно, требуется стадия предварительной активации с подходящим активатором (главным образом кислотами Brønsted или Lewis), чтобы обеспечить открытие кольца продуктов с высокой урожайностью 20,21,25,26.
В настоящем исследовании описывается рациональное проектирование смежных бисазиридинов в качестве хиральных строительных блоков посредством органокатализа без переходных металлов и синтеза разнообразных богатых азотом молекул с использованием инструментов прогнозного моделирования для реакций открытия колец бисазиридинов. Это исследование направлено на стимулирование продвижения практических методов построения обогащенных азотом биологически активных соединений и природных продуктов и полимеризации азиридинов.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>(R)-(+)-&#945;,&#945;-Diphenyl-2-pyrrolidinemethanol trimethylsilyl ether</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>677191</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(R)-1-((R)-1-phenylethyl)aziridine-2-carbaldehyde</td>
			<td>Imagene Co.,Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(S)-(&#8211;)-&#945;,&#945;-Diphenyl-2-pyrrolidinemethanol trimethylsilyl ether</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>677183</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(S)-2-(diphenyl((trim ethylsilyl)oxy)methyl)pyrrolidine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>677183</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(Triphenylphosphoranylidene) acetaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>280933</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Dichloroethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>284505</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AB Sciex 4800 Plus MALDI TOFTM (2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) matrix</td>
			<td>Sciex</td>
			<td></td>
			<td>High resolution mass spectra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A6283</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>254134</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>aniline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>132934</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autopol III digital polarimeter</td>
			<td>Rudolph Research Analytical</td>
			<td></td>
			<td>polarimeter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVANCE III HD (400 MHz) spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>NMR spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bruker Ascend 500 (500 MHz)</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>NMR spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celite 535</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>22138</td>
			<td>For Celite pad</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270997</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Di-tert-butyl dicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>361941</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270989</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl nitroacetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>192333</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imidazole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I2399</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>INOVA 400WB (400 MHz)</td>
			<td>Varian</td>
			<td></td>
			<td>NMR spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JMS-700</td>
			<td>JEOL</td>
			<td></td>
			<td>High resolution mass spectra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>322415</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Boc-O-tosylhydroxylamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>775037</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-2000</td>
			<td>JASCO</td>
			<td></td>
			<td>polarimeter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Palladium hydroxide on carbon</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>212911</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenyl-1H-tetrazole-5-thiol</td>
			<td>TCI</td>
			<td>P0640</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227196</td>
			<td>For flash clromatography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel on TLC plates</td>
			<td>Merck</td>
			<td>60768</td>
			<td>TLC plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S8750</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2002</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>452882</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2127</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tert-Butyldimethylsilyl chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>190500</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244511</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc bromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>230022</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>429430</td>
			<td>reagent</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of contiguous bisaziridines for regioselective ring-opening reactions

Азиридины, класс реакционноспособных органических молекул, содержащих трехчленное кольцо, являются важными синтонами для синтеза большого разнообразия функционализированных азотсодержащих соединений-мишеней через региоконтролируемое кольцевое открытие С-замещенных азиридинов. Несмотря на огромный прогресс в синтезе азиридина за последнее десятилетие, доступ к смежным бисазиридинам эффективно остается трудным. Поэтому мы были заинтересованы в синтезе смежных бисазиридинов, несущих электронно разнообразный набор N-заместителей за пределами единой базы азиридина для региоселективных реакций открытия кольца с различными нуклеофилами. В этом исследовании хиральные смежные бисазиридины получали органокаталитическим асимметричным азиридированием хирального (E)-3-((S)-1-((R)-1-фенилэтил)азиридина-2-ил)акрилальдегида с N-Ts-O-тозилом или N-Boc-O-тозилгидроксиламином в качестве источника азота в присутствии (2S)-[дифенил(триметилсилокси)метил]пирролидина в качестве хирального органокатализатора. Здесь также демонстрируются репрезентативные примеры региоселективных реакций открытия кольца смежных бисазиридинов с различными нуклеофилами, такими как сера, азот, углерод и кислород, и применение смежных бисазиридинов к синтезу мультизамещенных хиральных пирролидинов путем Гидрирования, катализируемого Pd.

Для исследования достижимости получения смежного бисазиридина (E)-3-((S)-1-((R)-1-фенилэтил)азиридин-2-ил)акрилальдегид (1a) впервые синтезировали в качестве модельного субстрата в соответствии с процедурой, упомянутой на этапе 1 (фиг.1)28.
<p ...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Contiguous Bisaziridines for Regioselective Ring-Opening Reactions at JoVE.com

Preparation of Contiguous Bisaziridines for Regioselective Ring-Opening Reactions

Смежные бисазиридины, содержащие неактивированные и активированные азиридины, синтезировали асимметричными органокаталитическими азиридинами и затем подвергали хемоселективным реакциям открытия кольца в кислых или основных условиях. Неактивированное кольцо азиридина открывается с меньшим количеством реакционноспособных нуклеофилов в кислых условиях, тогда как активированное азиридиновое кольцо открывается с большим количеством реакционноспособных нуклеофилов в основных условиях.

Получение смежных бизазиридинов для региоселективных реакций открытия кольца

Aziridines, a class of reactive organic molecules containing a three-membered ring, are important synthons for the synthesis of a large variety of ...

Значение нашего протокола заключается в рациональном проектировании смежного бисазиридина, содержащего как активированные, так и неактивированные азиридины, и подвергаете его региоселективным реакциям открытия кольца с различными нуклеофилами. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет синтезировать богатые азотом молекулы с использованием инструментов прогнозного моделирования для селективных кольцевых отверстий. Настоящий протокол может быть использован для разработки практических методов синтеза обогащенных азотом биологически активных соединений и природных продуктов.Для начала высушите пламя 50-миллилитровую колбу с круглым дном с мешалкой и перегородкой в вакуумных условиях. После охлаждения до комнатной температуры заполните газом аргоном. Затем добавьте в колбу безводный метанол и альдегид и перемешайте раствор в течение минуты.Далее в перемешиваемый раствор добавляют боргидрид натрия и перемешивают реакционную смесь при нуле градусов Цельсия в течение одного часа. Контролируют ход реакции с помощью TLC, используя этилацетат и гексаны в качестве элюента. Через час закаляют реакционную смесь дистиллированной водой, а экстрагируют этилацетатом в сепараторную воронку.Высушите комбинированный органический слой над безводным сульфатом натрия, процедите и сконцентрируйте в вакууме. Очистите сырой остаток с помощью силикагелевой флэш-хроматографии с этилацетатом и гексанами в качестве элюента, чтобы выделить чистые продукты в виде желтой жидкости. После этого подтвердите продукт с помощью ЯМР и поляриметрических измерений.Сначала высушите пятимиллилитровую колбу с круглым дном с мешалкой и перегородкой в вакуумных условиях. Затем охладите его до комнатной температуры, заполнив газом аргоном. Далее добавляют в колбу ранее синтезированный бисазиридин и уксусную кислоту.Перемешайте смесь при комнатной температуре в течение пяти часов и контролируйте ход реакции методом TLC, используя этилацетат и гексаны в качестве элюента. Через пять часов удалите уксусную кислоту в вакууме и очистите сырой остаток с помощью силикагелевой флэш-хроматографии с этилацетатом и гексанами в качестве элюента, чтобы выделить чистый продукт в виде желтой жидкости. Подтвердите продукт с помощью ЯМР и поляриметрических измерений.Протонный спектр ЯМР выявил пик в 1,42 ppm, соответствующий спиртовому водороду в этиловом спирте, прилегающем к азиридину, что указывает на восстановление альдегида в этиловый спирт. Более того, пики в 4,00 и 3,54 ppm представляют собой метиленовый водород в этиловом спирте. Пик, наблюдаемый при 2,13 ppm, соответствует метилводородам ацетата, тогда как пики при 4,43 и 4,15 ppm соответствуют метиленовым водородам, прилегающим к ацетату, образующемуся после реакции открытия кольца азиридина.Восстановление с участием NaBH4 оказалось экзотермическим и, таким образом, поддерживало температуру реакции на нулевом градусе Цельсия. Также требуется уход во время гашения NaBH4 H2O. Мы считаем, что этот метод будет стимулировать дальнейшие исследования в направлении разработки практических методов построения обогащенных азотом сложных молекул, обладающих биологической активностью.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Микроволновая печь при содействии Внутримолекулярная Dehydrogenative Дильса-Альдера реакций синтеза функционализированных Нафталины / сольватохромные Красители

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Hot Biological Catalysis: Isothermal Titration Calorimetry to Characterize Enzymatic Reactions

Горячая биологического катализа: изотермический титрования калориметрия для характеристики ферментативных реакций

Isothermal titration calorimetry (ITC) is a well-described technique that measures the heat released or absorbed during a chemical reaction, using it as ...

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

В режиме реального времени мониторинг реакций осуществляется с помощью обработки прямоточного: Получение 3-Acetylcoumarin как пример

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

A Protocol for Safe Lithiation Reactions Using Organolithium Reagents

Протокол для безопасного литиирующего реакций с использованием Литийорганические Реагенты

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents ...

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Под контролем Photoredox кольцо открытие полимеризации O- Carboxyanhydrides при посредничестве Ni/Zn комплексы

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine

Каскад ферментативных реакций синтеза аминокислот хиральных спиртов от L-лизин

Amino alcohols are versatile compounds with a wide range of applications. For instance, they have been used as chiral scaffolds in organic synthesis. ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Подготовка и характеристика C60/Graphene гибридные наноструктур

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Подготовка стабильной бициклических Aziridinium ионов и их кольцо открытие для синтеза Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Региоселективный O- гликозилирования нуклеозидов через временные 2', 3'-диол защиты борных эфира для синтеза нуклеозидов дисахарида

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having ...

Photogeneration of N-Heterocyclic Carbenes: Application in Photoinduced Ring-Opening Metathesis Polymerization

Фотогенерации N-гетероциклические карбенов: применение в фотоиндуцированной кольцо открытие метатеза полимеризации

We report a method to generate the N-heterocyclic carbene (NHC) 1,3-dimesitylimidazol-2-ylidene (IMes) under UV-irradiation at 365 nm to characterize IMes ...