Карпаноне - Carpanone

Карпаноне
Carpanone.png
Имена
Другие имена
Купаноне
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
Характеристики
C20ЧАС18О6
Молярная масса354,343 г / моль
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Карпаноне является естественным лигнан -тип натуральный продукт наиболее широко известна удивительно сложным способом, которым природа готовит ее, и столь же замечательным успехом, которого добилась первая группа химиков, группа Орвилла Л. Чепмена. подражание путь природы.[1][2] Карпаноне - это органическое соединение впервые изолирован от Карпано деревья (Cinnamomum sp.) из Остров Бугенвиль Брофи и его коллеги, деревья, из которых натуральный продукт получил свое название.[1][3] Гексациклический лигнан относится к классу родственных диастереомеры выделены из коры карпано в виде смесей равных пропорций "ручность" его компонентов (т. е. рацемические смеси ) и примечателен своей стереохимической сложностью, поскольку содержит пять смежных стереогенных центров. Путь, по которому эта сложная структура достигается через биосинтез вовлекает серия реакций которые почти мгновенно переводят молекулу с небольшой трехмерностью в сложную окончательную структуру. Примечательно, что Брофи и его коллеги выделили более простой карпацин, а фенилпропаноид с 9-углеродным каркасом, распознал его субструктуру как димеризованную в сложной структуре карпанона,[4] и предложил гипотезу о том, как карпацин превращается в карпанон в растительных клетках:

Карпацин, орто-метоксистирол, и более распространенный тип фенольный растение фенилпропаноид структура которого была признана димеризованной в карпаноне
  • карпацин потерял метил (-CH3) группы из кольца метокси (-OCH3) группа для обеспечения фенола, десметилкарпацин,
  • это фенол промежуточное соединение затем подверглось фенольному сочетанию с образованием димерного промежуточного соединения, которое было
  • сразу за которым следует Дильс-Альдер (4+2) циклоприсоединение реакция для создания 2 новых колец, чтобы получить конечный продукт карпанон.

Примечательно, что в течение двух лет Чепмен и его коллеги смогли химически разработать путь к имитировать этот предложенный путь биосинтеза позволил получить синтез карпанона из карпацина в одном «горшке» с выходом примерно 50%.[1][2]

Сам карпанон имеет ограниченную фармакологическую и биологическую активность, но родственные аналоги, полученные в результате вариаций подхода Брофи-Чепмена, показали активность в качестве инструментальных соединений, относящихся к экзоцитозу млекопитающих и везикулярному движению.[5] и предоставил терапевтические "хиты" в антиинфекционной, антигипертензивной и гепатопротекторной областях.[3]

Оригинальный дизайн и синтез Чепмена считается классическим в общем синтезе и подчеркивает мощь биомиметического синтеза.[1][6]

Полный синтез

Первый полный синтез карпаноне был биомиметик подход, опубликованный Чепменом и другие. в 1971 г. Требуемый десметилкарпацин (2-аллилсезамол ), показанная ниже как исходная молекула на схеме, приобретается за две стадии с высоким выходом, включающие три превращения:

  • аллилирование фенольного аниона, образующегося после обработки сезамол с карбонатом калия и аллилбромидом,
  • с последующим тепловым Перестановка Клейзена переместить О-аллильную группу на соседний участок ароматического кольца, а затем
  • термическая изомеризация продукта Клайзена для перемещения концевого олефина (алкен ) в конъюгацию с кольцом (например, с калием терт-бутоксид в качестве основания).

Эта процедура - одна из нескольких, дающих необходимые десметилкарпацин (карпацин с удаленным метилом из его метоксигруппы).[3] Хотя при окислительной димеризации фенолов обычно использовался одноэлектронный окислитель, Чепмен затем последовал прецеденту с использованием двухэлектронного окислителя и обработал десметилкарпацин PdCl.2 в присутствии ацетата натрия (например, растворенного в смеси метанола и воды);[1][3] реакция протекает через комплексообразование пары карпацинов с металлом Pd (II) через их фенольные анионы (как показано на схеме внизу справа),[6] с последующим классическим окислительным фенольным связыванием 8-8 '(β-β') двух олефиновых хвостов - показано пересечением на изображении - с образованием димерного транс-орто-хинонметид -тип лигнан средний. Определенная конформация этого димера затем помещает 4-электронный Enone одного кольца над 2-электронным энол другого (показан рядом на изображении для ясности), устанавливая состояние для варианта Дильс-Альдер реакция, названная обратной реакцией Дильса-Альдера спроса (см. изогнутые стрелки на изображении), которая замыкает 2 новых кольца и создает 5 смежных стереоцентры. Карпанон производится с выходами ≈50% по оригинальному методу и с выходами> 90% в современных вариантах (см. Ниже).[1][2][3] Синтез одного диастереомера был подтвержден в оригинальной работе Чепмена с использованием Рентгеновская кристаллография.

Биомиметик преобразование десметилкарпацин в карпанон в одной кастрюле через тандем окислительное сочетание - последовательность реакций Дильса-Альдера.[6] Обратите внимание, что на втором изображении схемы две линии, пересекающиеся вверху, представляют собой две молекулы, перекрывающие друг друга (и не подразумевают химических связей). На этой схеме показано, что Pd (II) образует комплекс между двумя мономеры карпацина, затем опосредуя окислительное 8-8 '(β-β') фенольное связывание их алкеновых хвостов, чтобы произвести димер, а транс-орто-хинонметид промежуточный, за которым сразу следует эндо-селективный гетеро-Дильс-Альдер реакция (см. Реакция Дильса – Альдера # Механизм реакции ),[1] замкнуть кольца и генерирует стереоцентры.

За элегантность его «конструкции тетрациклического каркаса с одним горшком и полным стереоконтролем пяти смежных стереоцентров»,[1] оригинальный дизайн и синтез Чепмена «[теперь] считается классикой в ​​области полного синтеза», что «подчеркивает мощь биомиметического синтеза».[1][6]

Расширения системы

Подход Чепмена применялся различными способами с момента его первоначального отчета: различные субстраты, окислители,[7] и другие аспекты (таким образом, синтез карпанона был впоследствии осуществлен «несколькими исследовательскими группами»);[1][3] Фактический механизм действия Pd (II), вероятно, более сложен, чем исходное предположение, и есть свидетельства того, что этот механизм, в широком смысле, зависит от реальных условий (конкретного субстрата, окислителя и т. д.).[3] Различные группы, в том числе лаборатории Стива Лея, Крейга Линдли и Мэтью Шейра, преуспели в распространении метода Чепмена на синтез на твердой подложке, то есть исходные фенольные материалы на полимерных носителях, что позволяет создавать библиотеки аналогов карпанона.[1][5] Система окислительного связывания гетеро-8-8 ', родственная подходу Чепмена, была разработана с использованием IPh (OAC)2, и это позволяет получать гомодимеры с более высоким содержанием электронов, а также гетеро-тетрациклические аналоги карпанона.[8]

Ссылки и примечания

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k К.В. Линдсли, К.Р. Хопкинс и Г.А. Суликовский, 2011, Биомиметический синтез лигнанов, В «Биомиметическом органическом синтезе» (E. Poupon & B. Nay, Eds.), Weinheim: Wiley-VCH, ISBN  9783527634767, видеть [1], по состоянию на 4 июня 2014 г.
  2. ^ а б c О.Л. Чапмен, М.Р. Энгель, Дж. П. Спрингер и Дж. К. Кларди, 1971, Полный синтез карпанона, Варенье. Chem. Soc. 93:6697–6698.
  3. ^ а б c d е ж грамм Ф. Лирон, Ф. Фонтана, Ж.-О. Зиримвабагабо, Г. Престат, Дж. Раджаби, К. Ла Роса и Г. Поли, 2009 г., Новый синтез карпанона на основе перекрестных связей, Org. Lett., 11 (19): 4378–4381, DOI: 10.1021 / ol9017326, см. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-06-07. Получено 2014-06-06.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) или же [2], по состоянию на 4 июня 2014 г.
  4. ^ G.C. Брофи, Дж. Мохандас, М. Слейтор, Т. Уотсон и Л.А. Уилсон, 1969, Роман лигнанов из Корица sp. из Бугенвиля, Tetrahedron Lett. 10: 5159-5162.
  5. ^ а б Брайан К. Гесс, Рами Н. Ханнуш, Лоуренс К. Чан, Томас Кирххаузен и Мэтью Д. Шайр, 2006, Синтез библиотеки из 10 000 молекул, похожих на карпанон, и открытие ингибиторов везикулярного движения. Варенье. Chem. Soc. 128(16): 5391–5403, DOI: 10.1021 / ja056338g, см. [3], по состоянию на 4 июня 2014 г.
  6. ^ а б c d Николау, К.С.; Э. Дж. Соренсен (1996). Классика в полном синтезе. Вайнхайм, Германия: VCH. стр.95 –97. ISBN  978-3-527-29284-4.
  7. ^ Per Lindsley et al., См. Ниже, окислительные системы, обычно включающие дикислород, побочный или иной, включают азобисизобутиронитрил, Ag2O, M (II) саленовые системы (M = Co, Mn, Fe), синглетный кислород (hν, Rose Bengal), пероксид дибензоила и IPh (OAC)2.
  8. ^ C.W. Линдсли, Л.К. Чан, до н.э. Гесс, Р. Джозеф и М.Д. Шаир, 2001, Твердофазный биомиметический синтез карпаноноподобных молекул, J. Am. Chem. Soc. 122, 422–423.

дальнейшее чтение

  • 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 .; Кирххаузен, Т .; Shair, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5391–5403.
  • Daniels, R. N .; Fadeyi, O.O .; Линдсли, C. W. Org. Lett. 2008, 10, 4097–4100.