Summary

Α-Imino γ-Lactones의 Organocatalytic Cycloadditions 및 Alkylidene Pyrazolones 통해 마약 같은 Bispirocyclic 장비의 효율적인 건설

Published: February 07, 2019
doi:

Summary

Enantiomerically 농축된 bispiro [γ-butyrolactone-pyrrolidin-4, 4′-pyrazolone] 해골 비대칭으로 간단한 organocatalytic 1, 3 배위 cycloaddition 반응을 통해 합성 됩니다.

Abstract

Bispirocyclic 건설 기계는 많은 자연 제품을 다양 하 고 매력적인 생물 학적 활동에 중요 한 구조상 소 단위 중 하나입니다. 최근에, 우리는 다양 한 enantiomerically 풍부한 bispiro [γ-butyrolactone-pyrrolidin-4, 4′-pyrazolone] 해골에 대 한 손쉬운 액세스를 제공 하는 효율적인 organocatalytic 전략을 개발 했습니다. 이 논문에서는, organocatyltic 1, 3 배위 cycloaddition 반응을 통해 두 spirocyclic 탄소 센터와 마약 같은 bispirocyclic 화합물의 비대칭 합성에 대 한 자세한 프로토콜을 설명합니다. Spirocyclization synthons α-imino γ-lactones 및 alkylidene pyrazolones 준비가 먼저,는 다음 bifunctional squaramide organocatalyst의 cycloaddition 반응에 복종 된다 높은 수율에 원하는 bispirocycles 여유와 우수한 stereoselectivities입니다. 카이 랄 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC), 제품의 enantiomeric 순수성을 결정 하기 위해 실시 하는 고 박사 값 양성자 핵 자기 공명 (1H NMR)에 의해 시험 된다. 제품의 절대 구성 x 선 결정학 분석에 따르면 할당 됩니다. 이 합성 전략에 높은 수율 및 우수한 diastereo-enantioselectivities bispirocyclic 장비의 다양성을 준비 하는 과학자를 허용 한다.

Introduction

카이 랄 spirocyclic 화합물 발견 자연 제품, 카이 랄 ligands에에서 유행 및 유기 금속 복합물 그들의 복잡 한 구조 및 생물 활성1,2, 매력적인 합성 대상으로 등장 3. 특히, bispirocyclic 건설 기계, 2 개의 엄밀한 spirocenters와 세 링 여는 중요 한 생물 학적 활동4,5많은 자연 제품의 구조상 소 단위. 따라서, stereocontrolled, 광학으로 순수한 bispirocyclic 뼈대를 화합물의 건설 지난 몇 년간 큰 관심을 받고 있다. Organocatalytic 접근, 예를 들어 1, 3 배위 cycloadditions Diels 오리 나무 등 비대칭 cycloadditions와 spirocyclic 화합물의 많은 수 및 그들의 유도체 유기 금속 접근을 통해 성공적으로 합성 되어 있다 반응6,,78. 그러나,이 분자는 대부분 monospirocyclic 구조, bispirocyclic 구조는 덜에 보고 하 고 indole 기반 bispirocycles의 건설을 제한.

더 많은 구조적으로 다양 한 bispirocyclic 화합물을 얻기 위하여 spirocyclic 센터의 비대칭 건설에 대 한 cycloaddition synthons의 탐험된9,,1011되었습니다. 특히 bifunctional squaramide organocatalysts, azomethine ylide12,,1314, α-imino γ-lactones, dipolarophiles, alkylidene pyrazolones15,16 등 등으로 ,17, 그들에 게 완벽 한 spirocyclization synthons (그림 1)을 만들고 여러 stereocenters와 bispirocyclic 뼈대를 구성 하는 간단한 1, 3 배위 cycloaddition를 받을 수 있습니다. 후에 organocatalyst 및 반응 용 매,이 cycloaddition 프로세스의 구조 최적화 효율적으로 높은 수율 및 우수한 enantio-및 diastereoselectivity 원하는 제품을 제공 합니다. 또한,이 반응은 다양 한 기능적인 그룹18와 cycloaddition synthons의 광범위 한 범위에 상대적으로 높은 구조 허용을 전시 한다. 이 새로운 방법은 다양성 지향 구조에의 응용에 빛을 빛나는 간단한 organocatalytic cycloaddition 통해 두 제 사기 spirocenters로 높은 기능성된 약물 같은 화합물의 다양 한에 대 한 효율적인 액세스 제공 화합물의이 흥미로운 클래스의 합성입니다.

Protocol

주의: 사용 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 화학 제품 및 용 매 사용 시 약 등급의 고 추가 정화 없이 사용 되었다. 모든 반응 공기 또는 습기에 민감한 시 약 또는 중간체는 아르곤 분위기에서 수행 했다. 1. α-Arylidiene Pyrazolinone 종 준비 준비 pyrazolones 실 온에서 졸업된 실린더에서 250 mL 둥근 바닥 플라…

Representative Results

다양 한 수소 결합 기증자 bifunctional organocatalysts dichloromethane (DCM) 25 ° c (표 1)에 organocatalysts의 시험 되었다. Organocatalysts의 대표적인 합성 과정은 그림 1에 표시 됩니다. 다른 organocatalysts (표 1, 항목 1-6)의 심사와 우수한 stereoselectivity C5 결과 (94 > 20:1 박사, 항목 5)와 최고의 수율 (85% 수율). 용 매 (표 1, 항목 7-11)?…

Discussion

Bispiro [γ-butyrolactone-pyrrolidin-4, 4′-pyrazolone] 해골의 성공적인 준비는 여러 가지 요인에 따라 달라 집니다.

이 한 단계 비대칭 cycloaddition 프로세스의 주요 단계는 α-arylidiene pyrazolinone 1a 와 bifunctional squaramide 촉매에 의해 순환 imino 에스테 르 2a 의 synergistical 활성화 이다. 그것은 촉매로 수소 결합 기증자와 두 개의 반응 기판 사이의 여러 intermolecular 수소 결…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 크게 국립 자연 과학 재단의 중국 X.C. (No. 21708051) 로부터 재정 지원을 주셔서 감사합니다.

Materials

Acetonitrile, anhydrous, 99.9% Innochem (China) A0080
α-amino-γ-butyrolactone hydrobromide, 98% Alfa Aesar B23148
3,5-bis(trifluoromethyl)aniline, 98+% Adamas 48611B
Dichloromethane, 99.5% Greagent  G81014H
3,4-dimethoxycyclobut-3-ene-1,2-dione, 98+% Leyan (China) 1062550
Ethanol, 99.5% Greagent  G73537B
Ethyl acetate, 99.5% Greagent  G23272L
Ethyl ether,anhydrous,99.5% Greagent G69159B
Ethyl 3-oxobutanoate, 98% TCI A0649
4-fluorobenzaldehyde, 98% Innochem (China) A24295
 Glacial acetic acid, 99.5% Greagent  G73562B
Magnesium oxide, 99+% Alfa Aesar 44733
Magnesium sulfate, 98% Greagent G80872C
Methanol, 99.5% Greagent G75851A
Petroleum ether Greagent  G84208D
Phenylhydrazine, 98% Innochem (China) A57671
(S)-(6-methoxyquinolin-4-yl)((1S,2R,4S,5R)-5-vinylquinuclidin-2-yl)methanamine DAICEL Group 111240
Sodium sulfate,anhydrous,99% Greagent G82667A
Thiophene-2-carbaldehyde, 98% J & K scientific (China) 124605
Triethylamine, 99% J & k scientific (China) 432915

Referências

  1. Rios, R. Enantioselective methodologies for the synthesis of spiro compounds. Chemical Society Reviews. 41 (3), 1060-1074 (2012).
  2. Khan, R. K., et al. Synthesis, isolation, characterization, and reactivity of high-energy stereogenic-at-Ru carbenes: stereochemical inversion through olefin metathesis and other pathways. Journal of the American Chemical Society. 134 (30), 12438-12441 (2012).
  3. Wang, X., Han, Z., Wang, Z., Ding, K. Catalytic asymmetric synthesis of aromatic spiroketals by spinphox/iridium(I)-catalyzed hydrogenation and spiroketalization of alpha,alpha’-bis(2-hydroxyarylidene) ketones. Angewandte Chemie International Edition. 51 (4), 936-940 (2012).
  4. Kim, N., Sohn, M. J., Koshino, H., Kim, E. H., Kim, W. G. Verrulactone C with an unprecedented dispiro skeleton, a new inhibitor of Staphylococcus aureus enoyl-ACP reductase, from Penicillium verruculosum F375. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 24 (1), 83-86 (2014).
  5. Mulholland, D. A., Schwikkard, S. L., Crouch, N. R. The chemistry and biological activity of the Hyacinthaceae. Natural Product Reports. 30 (9), 1165-1210 (2013).
  6. Tan, B., Hernandez-Torres, G., Barbas, C. F. Highly efficient hydrogen-bonding catalysis of the Diels-Alder reaction of 3-vinylindoles and methyleneindolinones provides carbazolespirooxindole skeletons. Journal of the American Chemical Society. 133 (32), 12354-12357 (2011).
  7. Cayuelas, A., et al. Enantioselective Synthesis of Polysubstituted Spiro-nitroprolinates Mediated by a (R,R)-Me-DuPhos.AgF-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloaddition. Organic Letters. 18 (12), 2926-2929 (2016).
  8. Lacharity, J. J., et al. Total Synthesis of Unsymmetrically Oxidized Nuphar Thioalkaloids via Copper-Catalyzed Thiolane Assembly. Journal of the American Chemical Society. 139 (38), 13272-13275 (2017).
  9. Liu, K., Teng, H. L., Yao, L., Tao, H. Y., Wang, C. J. Silver-catalyzed enantioselective desymmetrization: facile access to spirolactone-pyrrolidines containing a spiro quaternary stereogenic center. Organic Letters. 15 (9), 2250-2253 (2013).
  10. Zhu, G., et al. Asymmetric [3 + 2] Cycloaddition of 3-Amino Oxindole-Based Azomethine Ylides and alpha,beta-Enones with Divergent Diastereocontrol on the Spiro[pyrrolidine-oxindoles]. Organic Letters. 19 (7), 1862-1865 (2017).
  11. Sun, W., et al. Organocatalytic diastereo- and enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition of azlactones and methyleneindolinones. Angewandte Chemie International Edition. 52 (33), 8633-8637 (2013).
  12. Grigg, R., Kilner, C., Sarker, M. A. B., Orgaz de la Cierva, C., Dondas, H. A. X=Y–ZH compounds as potential 1,3-dipoles. Part 64: Synthesis of highly substituted conformationally restricted and spiro nitropyrrolidines via Ag(I) catalysed azomethine ylide cycloadditions. Tetrahedron. 64 (37), 8974-8991 (2008).
  13. Liu, T. L., He, Z. L., Tao, H. Y., Wang, C. J. Stereoselective construction of spiro(butyrolactonepyrrolidines) by highly efficient copper(I)/TF-BiphamPhos-catalyzed asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition. Química. 18 (26), 8042-8046 (2012).
  14. Wang, L., Shi, X. M., Dong, W. P., Zhu, L. P., Wang, R. Efficient construction of highly functionalized spiro[gamma-butyrolactone-pyrrolidin-3,3′-oxindole] tricyclic skeletons via an organocatalytic 1,3-dipolar cycloaddition. Chemical Communications. 49 (33), 3458-3460 (2013).
  15. Yetra, S. R., Mondal, S., Mukherjee, S., Gonnade, R. G., Biju, A. T. Enantioselective Synthesis of Spirocyclohexadienones by NHC-Catalyzed Formal [3+3] Annulation Reaction of Enals. Angewandte Chemie International Edition. 55 (1), 268-272 (2016).
  16. Liu, J. Y., Zhao, J., Zhang, J. L., Xu, P. F. Quaternary Carbon Center Forming Formal [3 + 3] Cycloaddition Reaction via Bifunctional Catalysis: Asymmetric Synthesis of Spirocyclohexene Pyrazolones. Organic Letters. 19 (7), 1846-1849 (2017).
  17. Mondal, S., Mukherjee, S., Yetra, S. R., Gonnade, R. G., Biju, A. T. Organocatalytic Enantioselective Vinylogous Michael-Aldol Cascade for the Synthesis of Spirocyclic Compounds. Organic Letters. 19 (16), 4367-4370 (2017).
  18. Chen, N., et al. Asymmetric Synthesis of Bispiro[γ-butyrolactone-pyrrolidin-4,4′-pyrazolone] Scaffolds Containing Two Quaternary Spirocenters via an Organocatalytic 1,3-Dipolar Cycloaddition. European Journal of Organic Chemistry. 2018 (23), 2939-2943 (2018).
  19. Yang, W., Du, D. M. Highly enantioselective Michael addition of nitroalkanes to chalcones using chiral squaramides as hydrogen bonding organocatalysts. Organic Letters. 12 (23), 5450-5453 (2010).

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Zhou, Y., Chen, N., Cheng, Y., Cai, X. Efficient Construction of Drug-like Bispirocyclic Scaffolds Via Organocatalytic Cycloadditions of α-Imino γ-Lactones and Alkylidene Pyrazolones. J. Vis. Exp. (144), e59155, doi:10.3791/59155 (2019).

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