Preparación de aziridinas no activadas enantiopure y síntesis de biemamida B, D y epiallo-isomuscarina

Pequeños anillos que consisten en ciclopropanos, oxiranos y aziridinas se encuentran en varios compuestos como productos naturales y medicamentos ^1,2. Se utilizan principalmente como materiales de partida que explotan su cepa de anillo. Entre los compuestos de tres anillos, la aziridina se ha estudiado menos extensamente debido a su inestabilidad y reactividad incontrolable³. Como se muestra en los mapas de potencial electrostático (Figura 1), un grupo unido al anillo de aziridina-nitrógeno, ya sea donante de electrones o atraídor de electrones, hace que la basicidad del nitrógeno sea diferente. Esta diferencia proporciona un contraste sorprendente con la reactividad y selectividad de las aziridinas correspondientes.

Figura 1: Estructuras químicas de aziridinas “activadas” y “no activadas” y mapas de potencial electrostático de sus ejemplos representativos N-metilaziridina y N-acetilaziridina⁴. Esta cifra ha sido modificada con permiso de Ranjith et ^al.4. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Cuando el anillo de nitrógeno tiene un grupo de extracción de electrones, como sulfonato, fosfonato y carbamato, lo llamamos aziridina “activada”. Esto es fácilmente reactivo con nucleófilos para compensar su inestabilidad con un alcance limitado de regioquímica. Estas aziridinas activadas se preparan a través de varios métodos catalíticos y se utilizan como material de partida. Gran parte de la química reciente de la aziridina se ha ocupado de estas aziridinas activadas. Sin embargo, las aziridinas activadas sufren ciertas restricciones resultantes de su inestabilidad y alcance de reacción limitado de la apertura del anillo. Por otro lado, las aziridinas que llevan sustituyentes donantes de electrones, como el alquilo o los grupos alquilo sustituidos, en el anillo de nitrógeno llamado “no activado”⁴, son relativamente estables en la mayoría de las circunstancias y pueden dejarse en el banco durante mucho tiempo sin una descomposición significativa. Las reacciones nucleófilas de apertura de anillo de la aziridina no activada ocurren a través de la formación de iones aziridinio. La mayoría de las reacciones de apertura de anillos de aziridina y transformaciones de anillos proceden de una manera altamente regioquímica. Sin embargo, muy pocos informes de la literatura discuten la preparación de aziridinas no activadas ópticamente puras con sustituyentes en las posiciones C2 o C3 ^5,6.

Este trabajo muestra la preparación exitosa de α-metilbencil-que contienen aziridina-2-carboxilato quiral como su mezcla diastereomérica, específicamente (-)-mentolilo (-)-feniletilaziridina-2-carboxilatos como su mezcla diastereomérica, a partir de la reacción de 2,3-dibromopropionato y (1R)-feniletilamina. A partir de esta mezcla diastereomérica, se obtuvieron enantiopios (1R)-feniletil-(2R)- y (2S)-aziridina-2-carboxilatos como sus ésteres (-)-mentolilo en formas ópticamente puras mediante recristalización selectiva de MeOH y n-pentano en escalas de varios cien kilos (Figura 1)⁷. Estos ésteres (-)-mentolílicos se pueden convertir fácilmente en sus ésteres etílicos o metílicos mediante transesterificación en presencia de carbonato de magnesio o potasio⁷. Estos compuestos también se pueden preparar fácilmente a escala de laboratorio a partir de las reacciones de alquil 2,3-dibromopropionatos o el triflato de vinilo de α-cetoster con 2-feniletilamina quiral seguido de la separación de la mezcla diastereomérica mediante cromatografía simple de columna flash⁸.

Una vez que tenemos aziridina-2-carboxilato quiral enantiopure, podemos sintetizar varias moléculas diana cíclicas y acíclicas que contienen nitrógeno biológicamente importantes basadas en transformaciones de grupos funcionales de carboxilato y reacciones de apertura de anillos de aziridina altamente regio- y estereoselectivas ^6,9,10. La primera síntesis asimétrica conveniente se aplicó tanto para los enantiómeros de 5, 6-dihidrouracilo tipo productos naturales marinos biemamida B y D como potenciales inhibidores de TGF-β^11,12. En segundo lugar, la síntesis diastereoselectiva de β-(aziridin-2-yl)-β-hidroxi cetonas se logró mediante la reacción aldol de Mukaiyama de 1-(1-feniletil)-aziridina-2-carboxaldehído ópticamente puro y varios silanos enol en presencia de ZnCl₂, en alto rendimiento (>82%) con estereoselectividad casi perfecta (98:2 dr) a través de un estado de transición controlado por quelación. Estos fueron utilizados para la síntesis asimétrica de alcaloides epiallo-isomuscarinos 13,14,15.