Kararlı Bicyclic Aziridinium iyonları ve onların halka açılış Azaheterocycles sentezi için hazırlanması
Summary
1-azoniabicyclo [4.1.0] heptane tosylate gibi bicyclic aziridinium iyonları oluşturulan 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl] yerine piperidines ve azepanes yolu ile regio – ve stereospecific hazırlanması için kullanılan aziridin Yüzük-genişleme ile çeşitli nucleophiles. Bu son derece verimli iletişim kuralı çeşitli azaheterocycles fagomine, febrifugine Analog ve balanol gibi doğal ürünler de dahil olmak üzere hazırlamak izin verdi.
Abstract
Bicyclic aziridinium iyonları, azot atomu ın aziridin halka uygun bir bırakarak grubu iç nükleofilik atak ile kaldırılması tarafından oluşturulan. Belgili tanımlık yarar bicyclic aziridinium iyonlar, özellikle 1-azoniabicyclo [3.1.0] hekzan ve buna karşılık gelen vermeye yüzük zorlanma sürümü ile nucleophile tarafından aziridin yüzük açıklıklar vurgulanan 1-azoniabicyclo [4.1.0] heptane tosylate azaheterocycles yüzük-genişletilmiş pirolidin, Piperodin ve çeşitli ornatıklarla yer regio – ve stereospecific bir şekilde yüzükteki ile azepane gibi. Burada, biz Piperodin ve azepane verim seçici yüzük nükleofilik krizi, köprü veya köprü kurucu Carbon’da üzerinden açılış ardından istikrarlı 1-azabicyclo [4.1.0] heptane tosylate hazırlanması için basit ve uygun bir yöntem raporu halkalar, anılan sıraya göre. Bu sentetik strateji Piperodin ve azepane motifi sedamine, allosedamine, fagomine ve balanol son derece verimli bir şekilde dahil olmak üzere içeren biyolojik olarak aktif doğal ürünler hazırlamak izin verdi.
Introduction
Üç membered döngüsel bileşikler arasında aziridin cyclopropane ve çeşitli azot içeren döngüsel ve Çevrimsiz bileşikleri1,2,3açma halkası ile göze oxirane olarak benzer yüzük zorlanma enerjiye sahiptir. Ancak, özellikleri ve reaktivite aziridin yüzük azot organik üzerinde bağlıdır. Aziridin bir grupla elektron çekilmesi yüzük azot4, herhangi bir ek aktive reaktif olmadan gelen nucleophile ile tepki aktif “aktif aziridin” denir. Öte yandan, benbir (Şekil 1a)5, olarak bir aziridinium iyon olarak aktive sürece “Sigara aktive aziridin” ile elektron organik azot, oldukça istikrarlı ve nucleophiles etkisiz 6 , 7. Sigara aktive aziridin halka açılması ornatıklarla yer aziridin, aziridin halka ve gelen nucleophile etkinleştirmek için electrophile, C2 ve C3 karbon, gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Yalıtım ve aziridinium iyon karakterizasyonu onun yüksek reaktivite doğru nucleophiles ile halka açılış tepki nedeniyle mümkün değil, ama onun oluşumu ve özellikleri spectroscopically nükleofilik counter anyon ile tespit edildi 5 , 8 , 9 , 10. regio – ve stereoselective uygun bir nucleophile tarafından aziridinium iyon yüzük-açılış tepki verir azot içeren Çevrimsiz değerli molekülleri (ben Pve PII)5, 6,7,8,9,10.
Benzer şekilde, bir bicyclic aziridinium iyon (benb) muhtemelen halka azot intramolecular moda (Şekil 1b) ın aziridin, nükleofilik saldırı yanında bırakarak grup kaldırılması oluşturulur. Sonra bu orta yüzük-genişleme büyük halka yük belgili tanımlık serbest bırakmak yolu ile gelen nucleophile ile uğrar. Oluşumu ve bicyclic aziridinium iyon kararlılığını ornatıklarla yer değiştirmiştir, yüzük ve solvent orta9boyutunu gibi birçok faktöre bağlı. Regio – ve stereoselectivity aziridin yüzük-genişleme başlangıç substrat ornatıklarla doğası ve uygulamalı nucleophile özellikleri bağlıdır sentetik yararını önemli bir yönü var.
1-azoniabicyclo hazırlamak için başardık bizim erken çalışmada [ ben3.1.0]hexane tosylateb (n = 1) olan sonraki halka genişleme sonuçlanan bir pirolidin ve bir Piperodin oluşumunda (PIII ve PIV, n = 1, Şekil 1)8. Bicyclic aziridinium iyon Kimya bizim devam eden çalışmanın bir parçası, biz açıklar burada 1-azoniabicyclo oluşumu [ ben4.1.0]heptane tosylateb (n = 2) temsil edici bir örnek olarak. Bu hazırlanan 2-(4-toluensulfonyloxybutyl) aziridin ve yüzük genişlemesi trigged değerli Piperodin ve azepane göze nucleophile tarafından (ben Pve PII, n = 2, Şekil 1) ile çeşitli Yüzük11çevresinde ornatıklarla yer değiştirmiştir. Enantiopure aziridin 4 – yüzük genişlemesi [(R) -1-(R)-1-phenylethyl)aziridin-2-yl]butan-1-ol (1) biyolojik olarak inşa etmek için uygulanabilecek yerine konan azaheterocycles asimetrik sentezinde sonuçlandı Piperodin ve azepane iskelet etkin moleküller. Bu sentetik iletişim kuralı basit 2-cyanomethylpiperidine 5f, 2-acetyloxymethylpiperidine 5 h ve 3-hydroxyazepane 6j doğal da dahil olmak üzere daha karmaşık moleküller arasında değişen çeşitli bileşikler için uygulanan fagomine (9), febrifugine analog (12) ve balanol (15) optik saf formları11gibi ürünler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Piperodin ve azepane birçok hayat kurtaran ilaç ve antibiyotik çeşitli biyolojik olarak aktif doğal ürünler16dahil olmak üzere iki en bol azaheterocycles var. Enantiopure Piperodin (5) ve azepane (6) çeşitli ornatıklarla yer ile erişebilmesi için biz develped 1-azoniabicyclo [4.1.0] heptane tosylate entiopure 2-(4-hydroxybutyl) gelen oluşumu aracılığıyla verimli bir sentetik Yöntem regiospecific nükleofilik atak, köprü veya köprü kurucu kar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Araştırma Vakfı Kore tarafından (NMK-2012M3A7B4049645 ve HUFS Araştırma Fonu (2018). desteklenmiştir
Materials
| Thin Layer Chromatography (TLC) | Merck | 100390 | |
| UV light | Sigma-Aldrich | Z169625-1EA | |
| Bruker AVANCE III HD (400 MHz) spectrometer | Bruker | NA | |
| JASCO P-2000 | JASCO | P-2000 | For optical rotation |
| High resolution mass spectra/ MALDI-TOF/TOF Mass Spectrometry | AB SCIEX | 4800 Plus | High resolution mass spectra |
| (2R)-1-[(1R)-1-Phenylethyl]-2-aziridinecarboxylic acid (–)-menthol ester, 98% | Sigma-Aldrich | 57,054-0 | |
| (2S)-1-[(1R)-1-Phenylethyl]-2-aziridinecarboxylic acid (–)-menthol ester | Sigma-Aldrich | 57,051-6 | |
| Triethylethylamine | DAEJUNG | 8556-4400-1L | CAS No: 121-44-8 |
| Dichloromethane | SAMCHUN | M0822-18L | CAS No: 75-09-2 |
| p-Toluenesulfonic anhydride | Sigma-Aldrich | 259764-25G | CAS No: 4124-41-8 |
| n-Hexane | SAMCHUN | H0114-18L | CAS No: 110-54-3 |
| Ethyl acetate | SAMCHUN | E0191-18L | CAS No: 141-78-6 |
| Sodium sulfate | SAMCHUN | S1011-1kg | CAS No: 7757-82-6 |
| Acetonitrile-d3 | Cambridge Isotope Laboratories, Inc | 15G-744-25g | CAS No: 2206-26-0 |
| Acetonitrile | SAMCHUN | A0127-18L | CAS No: 75-05-8 |
| 1,4-Dioxane | SAMCHUN | D0654-1kg | CAS No: 123-91-1 |
| Sodium hydroxide | DUKSAN | A31226-1kg | CAS No: 1310-73-2 |
| Sodium acetate | Alfa Aesar | 11554-250g | CAS No: 127-09-3 |
| Lithium aluminum hydride | TCI | L0203-100g | CAS No: 16853-85-3 |
| Tetrahydrofuran | SAMCHUN | T0148-18L | CAS No: 109-99-9 |
| Sodium azide | D.S.P | 703301-500g | CAS No: 26628-22-8 |
| Cesium fluoride | aldrich | 18951-0250-25g | CAS No: 13400-13-0 |
| Tetrabutylammonium bromide | aldrich | 426288-25g | CAS No: 1643-19-2 |
| Sodium iodide | aldrich | 383112-100g | CAS No: 7681-82-5 |
| Sodium cyanide | Acros Organics | 424301000-100g | CAS No: 143-33-9 |
| Sodium thiocyanate | aldrich | 467871-250g | CAS No: 540-72-7 |
| Sodium methoxide | aldrich | 156256-1L | CAS No: 124-41-4 |
| Benzylamine | Alfa Aesar | A10997-1000g | CAS No: 100-46-9 |
| Phenol | TCI | P1610-500g | CAS No: 108-95-2 |
| Sodium benzoate | Alfa Aesar | A15946-250g | CAS No: 532-32-1 |
| Chloroform-d | Cambridge Isotope Laboratories, Inc | DLM-7TB-100S/16H-239, 100g | CAS No: 865-49-6 |
| Dimethyl sulfoxide-d6 | Cambridge Isotope Laboratories, Inc | DLM-10-25, 25g | CAS No: 2206-27-1 |
| Methanol | SAMCHUN | M0585-18L | CAS No: 67-56-1 |
| Ninhydrin | Alfa Aesar | A10409-250g | CAS No: 485-47-2 |
| Phosphomolybdic acid hydrate | TCI | P1910-100g | CAS No: 51429-74-4 |
| p-Anisaldehyde | aldrich | A88107-5g | CAS No: 123-11-5 |
References
- Singh, G. S., D’hooghe, M., De Kimpe, N. Synthesis and Reactivity of C-Heteroatom-Substituted Aziridines. Chem. Rev. 107, 2080-2135 (2007).
- Yudin, A. . Aziridines and Epoxides in Organic Synthesis. , (2006).
- Lee, W. K., Ha, H. J. Highlight of the Chemistry of Enantiomerically Pure Aziridine-2-carboxylates. Aldrichimica Acta. 36, 57-63 (2003).
- Ghorai, M. K., Bhattacharyya, A., Das, S., Chauhan, N. Ring Expansions of Activated Aziridines and Azetidines. Top. Heterocycl. Chem. 41, 49-142 (2016).
- Kim, Y., Ha, H. -. J., Yun, S. Y., Lee, W. K. The preparation of stable aziridinium ions and their ring-openings. Chem. Commun. , 4363-4365 (2008).
- D’hooghe, M., Van Speybroeck, V., Waroquier, M., De Kimpe, N. Regio- and stereospecific ring opening of 1,1-dialkyl-2-(aryloxymethyl)aziridinium salts by bromide. Chem. Commun. , 1554-1556 (2006).
- Stankovic, S., D’hooghe, M., Catak, S., Eum, H., Waroquier, M., Van Speybroeck, V., De Kimpe, N., Ha, H. J. Regioselectivity in the ring opening of non-activated aziridines. Chem. Soc. Rev. 41, 643-665 (2012).
- Ji, M. K., Hertsen, D., Yoon, D. H., Eum, H., Goossens, H., Waroquier, M., Van Speybroeck, V., D’hooghe, M., De Kimpe, N., Ha, H. J. Nucleophile-Dependent Regio- and Stereoselective Ring Opening of 1-Azoniabicyclo[3.1.0]hexane Tosylate. Chem. Asian J. 9, 1060-1067 (2014).
- Mtro, T. -. X., Duthion, B., Gomez Pardo, D., Cossy, J. Rearrangement of β-amino alcohols viaaziridiniums: a review. Chem. Soc. Rev. 39, 89-102 (2010).
- Dolfen, J., Yadav, N. N., De Kimpe, N., D’hooghe, M., Ha, H. J. Bicyclic Aziridinium Ions in Azaheterocyclic Chemistry-Preparation and Synthetic Application of 1-Azoniabicyclo[n.1.0]alkanes. Adv. Synth. Catal. 358, 3485-3511 (2016).
- Choi, J., Yadav, N. N., Ha, H. -. J. Preparation of a Stable Bicyclic Aziridinium Ion and Its Ring Expansion toward Piperidines and Azepanes. Asian J. Org. Chem. 6, 1292-1307 (2017).
- Yadav, N. N., Choi, J., Ha, H. -. J. One-pot multiple reactions: asymmetric synthesis of 2,6-cis-disubstituted piperidine alkaloids from chiral aziridine. Org. Biomol. Chem. 14, 6426-6434 (2016).
- Angoli, M., Barilli, A., Lesma, G., Passarella, D., Riva, S., Silvani, A., Danieli, B. Remote Stereocenter Discrimination in the Enzymatic Resolution of Piperidine-2-ethanol. Short Enantioselective Synthesis of Sedamine and Allosedamine. J. Org. Chem. 68, 9525-9527 (2003).
- Shaikh, T. M., Sudalai, A. Enantioselective Synthesis of (+)-α-Conhydrine and (-)-Sedamine by L-Proline-Catalysed α-Aminooxylation. Eur. J. Org. Chem. , 3437-3444 (2010).
- Miyabe, H., Torieda, M., Inoue, K., Tajiri, K., Kiguchi, T., Naito, T. Total Synthesis of (−)-Balanol. J. Org. Chem. 63, 4397-4407 (1998).
- Castillo, J. A., Calveras, J., Casas, J., Mitjans, M., Vinardell, M. P., Parella, T., Inoue, T., Sprenger, G. A., Joglar, J., Clapes, P. Fructose-6-phosphate Aldolase in Organic Synthesis: Preparation of d-Fagomine, N-Alkylated Derivatives, and Preliminary Biological Assays. Org. Lett. 8, 6067-6070 (2006).
- Kikuchi, H., Yamamoto, K., Horoiwa, S., Hirai, S., Kasahara, R., Hariguchi, N., Matsumoto, M., Oshima, Y. Exploration of a New Type of Antimalarial Compounds Based on Febrifugine. J. Med. Chem. 49, 4698-4706 (2006).
