Karpanon - Carpanone - Wikipedia

Karpanon
Carpanone.png
Jména
Ostatní jména
Cupanone
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Vlastnosti
C20H18Ó6
Molární hmotnost354,343 g / mol
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Karpanon je přirozeně se vyskytující lignan -typ přírodní produkt nejznámější pro pozoruhodně složitý způsob, jakým ji příroda připravuje, a podobně pozoruhodný úspěch, jaký měla skupina rané chemie, skupina Orvilla L. Chapmana napodobování přírodní stezka.[1][2] Carpanone je organická sloučenina poprvé izolován od karpano stromy (Cinnamomum sp.) z Ostrov Bougainville Brophy a spolupracovníci, stromy, ze kterých přírodní produkt odvozuje svůj název.[1][3] Hexacyklický lignan patří do třídy příbuzných diastereomery izolované z karpanové kůry jako směsi se stejným podílem „podat“ jejích komponent (tj. racemické směsi ) a je pozoruhodný svou stereochemickou složitostí, protože obsahuje pět sousedících stereogenních center. Trasa, kterou je dosaženo této složité struktury biosyntéza zahrnuje série reakcí že téměř okamžitě vezme molekulu s malou trojrozměrností do složité konečné struktury. Zejména Brophy a spolupracovníci izolovali jednodušší carpacin, a fenylpropanoid s 9-uhlíkovým rámcem, poznal jeho spodní konstrukci jako dimerizovanou ve složité struktuře karpanonu,[4] a navrhl hypotézu, jak byl v rostlinných buňkách přeměněn karpacin na karpanon:

Carpacin, an ortho-methoxystyren a častější typ fenolický rostlina fenylpropanoid jehož struktura byla rozpoznána jako dimerizovaná v karpanonu
  • carpacin utrpěl ztrátu methylu (-CH3) skupina z kruhu methoxy (-OCH3) skupina poskytující fenol, desmethylkarpacin,
  • tento fenol meziprodukt pak prošel fenolickou kopulací za vzniku dimerního meziproduktu, který byl
  • okamžitě následuje a Diels-Alder (4+2) cykloadice reakce na vytvoření 2 nových kruhů, čímž se získá finální produkt karpanon.

Je pozoruhodné, že do dvou let Chapman a spolupracovníci dokázali chemicky navrhnout cestu do napodobit tato navrhovaná biosyntetická cesta a dosáhla syntézy karpanonu z karpacinu v jediné „nádobě“, v asi 50% výtěžku.[1][2]

Samotný karpanon je omezený ve svých farmakologických a biologických aktivitách, ale příbuzné analogy, k nimž se dospělo prostřednictvím variací Brophy-Chapmanova přístupu, ukázaly aktivity jako nástrojové sloučeniny relevantní pro savčí exocytózu a vezikulární přenos,[5] a za předpokladu, terapeutické „hity“ v antiinfekčních, antihypertenzivních a hepatoprotektivních oblastech.[3]

Původní design a syntéza společnosti Chapman jsou považovány za klasiku v celkové syntéze a zdůrazňují sílu biomimetické syntézy.[1][6]

Celková syntéza

První celková syntéza karpanonu byl biomimetický přístup publikovaný Chapmanem et al. v roce 1971. Požadovaný desmethylkarpacin (2-allylsesamol ), zobrazený níže jako výchozí molekula ve schématu, je získán ve dvou krocích s vysokým výtěžkem zahrnujících tři transformace:

  • allylace fenolického aniontu generovaného po zpracování sesamol s uhličitanem draselným a allylbromidem,
  • následuje termální Claisenův přesmyk přesunout O-allylovou skupinu na sousední místo na aromatickém kruhu a poté
  • tepelná izomerizace produktu Claisen, k přesunu terminálního olefinu (alken ) do konjugace s kruhem (např. draslíkem) tert-butoxid jako báze).

Tento postup je jedním z několika, který poskytuje požadované desmethylkarpacin (karpacin s odstraněným methylem jeho methoxyskupiny).[3] Ačkoli oxidační dimerizace fenolů běžně používala 1-elektronový oxidant, Chapman poté následoval precedens zahrnující 2-elektronový oxidant a zpracoval desmethylkarpacin s PdCl2 v přítomnosti octanu sodného (např. rozpuštěného ve směsi methanolu a vody);[1][3] reakce byla vnímána tak, že probíhala komplexací dvojice karpacinů s kovem Pd (II) prostřednictvím jejich fenolických aniontů (jak je znázorněno ve schématu vpravo dole),[6] následuje klasická 8-8 '(β-β') oxidativní fenolická vazba dvou olefinových ocasů - znázorněná křížením na obrázku - za vzniku dimerní trans-ortho-chinon methide -Typ lignan středně pokročilí. Zvláštní konformace tohoto dimeru pak umístí 4-elektron enone jednoho kruhu nad 2-elektronem enol druhého (pro lepší přehlednost zobrazeno na obrázku), nastavení stavu pro variantu Diels-Alder reakce nazývaná inverzní poptávka Diels-Alderova reakce (viz zakřivené šipky na obrázku), která uzavře 2 nové kroužky a vygeneruje 5 sousedících stereocentra. Karpanon se vyrábí ve výtěžcích ≈50% původní metodou a ve výtěžcích> 90% v moderních variantách (viz níže).[1][2][3] Syntéza jediného diastereomeru byla potvrzena v původní Chapmanově práci s použitím Rentgenová krystalografie.

Biomimetické transformace desmethylkarpacin do karpanonu v jednom hrnci, přes a tandem oxidační vazba - Diels Alderova reakční sekvence.[6] Všimněte si, že na druhém obrázku ve schématu jsou dvě čáry protínající se nahoře dvě molekuly, které se navzájem překrývají (a neznamenají chemické vazby). V tomto schématu je ukázáno, že Pd (II) tvoří komplex mezi dvěma monomery karpacinu, poté zprostředkující oxidativní 8-8 '(β-β') fenolickou kopulaci jejich alkenových ocasů za vzniku dimer, a trans-ortho-chinon methide středně pokročilý, následovaný okamžitě an endo-selektivní inverzní elektronově poptávaný hetero-Diels-Alder reakce (viz Diels – Alderova reakce # Reakční mechanismus ),[1] k uzavření kroužků a generování stereocentra.

Pro eleganci své „konstrukce z jednoho hrnce tetracyklického lešení s úplnou stereokontrolou pěti sousedících stereocenter“,[1] původní Chapmanův design a syntéza je „[n] o považován za klasický v totální syntéze“, který „zdůrazňuje sílu biomimetické syntézy“.[1][6]

Rozšíření systému

Chapmanův přístup byl od své původní zprávy uplatňován různými způsoby, různé substráty, oxidanty,[7] a další aspekty (a tak syntézy karpanonu bylo následně dosaženo „několika výzkumnými skupinami“);[1][3] skutečný mechanismus působení Pd (II) je pravděpodobně složitější než původní domněnka a existují důkazy, že tento mechanismus, obecně řečeno, závisí na skutečných podmínkách (specifický substrát, oxidant atd.).[3] Různé skupiny, včetně laboratoří Steva Leye, Craiga Lindleye a Matthewa Shaira, se podařilo rozšířit Chapmanovu metodu na syntéza podporovaná pevnými látkamitj. fenolické výchozí materiály na polymerních nosičích, což umožňuje generování knihoven analogů karpanonu.[1][5] Byl vyvinut hetero-8-8 'oxidační vazebný systém podobný Chapmanovu přístupu, který používá IPh (OAC)2, a to umožňuje přípravu více elektronově bohatých homodimerů a pro hetero-tetracyklické analogy karpanonu.[8]

Odkazy a poznámky

  1. ^ A b C d E F G h i j k C.W. Lindsley, C.R. Hopkins & G.A. Sulikowski, 2011, Biomimetická syntéza lignanů, In „Biomimetic Organic Synthesis“ (E. Poupon & B. Nay, Eds.), Weinheim: Wiley-VCH, ISBN  9783527634767viz [1], zpřístupněno 4. června 2014.
  2. ^ A b C O.L. Chapman, M.R. Engel, J.P. Springer a J.C. Clardy, 1971, Celková syntéza karpanonu, J. Am. Chem. Soc. 93:6697–6698.
  3. ^ A b C d E F G F. Liron, F. Fontana, J.-O. Zirimwabagabo, G. Prestat, J. Rajabi, C. La Rosa & G. Poli, 2009, The New Cross-Coupling-Based Synthesis of Carpanone, Org. Lett., 11 (19): 4378–4381, DOI: 10.1021 / ol9017326, viz „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 07.06.2014. Citováno 2014-06-06.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz) nebo [2], zpřístupněno 4. června 2014
  4. ^ G.C. Brophy, J. Mohandas, M. Slaytor, T.R. Watson & L.A.Wilson, 1969, Nové lignany z a Cinnamomum sp. od Bougainville, Tetrahedron Lett. 10: 5159-5162.
  5. ^ A b Brian C. Goess, Rami N. Hannoush, Lawrence K. Chan, Tomas Kirchhausen a Matthew D. Shair, 2006, Syntéza 10 000členné knihovny molekul připomínajících karpanon a objev inhibitorů vezikulární dopravy, J. Am. Chem. Soc. 128(16): 5391–5403, DOI: 10,1021 / ja056338g, viz [3], zpřístupněno 4. června 2014.
  6. ^ A b C d Nicolaou, K. C.; E. J. Sorensen (1996). Klasika v celkové syntéze. Weinheim, Německo: VCH. str.95 –97. ISBN  978-3-527-29284-4.
  7. ^ Per Lindsley et al., Viz dále, oxidační systémy, obecně zahrnující dioxygen, náhodné nebo jiné, zahrnují azobisisobutyronitril, Ag2O, M (II) salenové systémy (M = Co, Mn, Fe), singletový kyslík (hν, bengálská růže), dibenzoylperoxid a IPh (OAC)2.
  8. ^ C.W.Lindsley, L.K. Chan, B.C. Goess, R. Joseph & M.D. Shair, 2001, Biomimetická syntéza molekul podobných karpanonu v pevné fázi, J. Am. Chem. Soc. 122, 422–423.

Další čtení

  • Baxendale, I. R .; Lee, A.-L .; Ley, S. V. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 2002, 1850–1857.
  • Goess, B. C .; Hannoush, R. N .; Chan, L. K .; Kirchhausen, T .; Shair, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5391–5403.
  • Daniels, R. N .; Fadeyi, O. O .; Lindsley, C. W. Org. Lett. 2008, 10, 4097–4100.