Новости химической науки > Органический дайджест 153

В этом выпуске дайджеста: региодивергентное раскрытие цикла хиральных азиридинов; новый метод получения тетроновых кислот и пиронов; диметилкарбонат для «зеленого» метилирования пирролов; фермент способствует образованию чистых α-и β-аминокислот из коричных кислот, а также наночастицы иономера в качестве антикоагулянтов.

Исследователи из Огайо сообщают о том, что они разработали катализатор, способствующий трансформации рацемической смеси азиридинов в пару региоизомеров. Реакция протекает с высокой конверсией исходного материала и отличается высоким уровнем энантиоселективности [1].

Рисунок из Science 2009, 326, 1662

При раскрытии напряженного трехчленного гетероцикла рацемической смеси азиридинов или эпоксидов исследователям не приходится ожидать выхода выше 50%. Столь незначительный результат объясняется тем, что при действии на рацемическую смесь катализаторы способствуют раскрытию цикла лишь одного энантиомера, не затрагивая другой.

Обнаруживший региодивергентную трансформацию совместно с Бин Ву (Bin Wu) и РаджанБабу (T. V. RajanBabu), Йон Паркет (Jon R. Parquette) объясняет, что его исследовательская группа обнаружила региодивергентную трансформацию, протекающую в присутствии иттриевого катализатора.

Катализатор способствует тому, что триметилсилилазид атакует R-азиридин по одному атому углерода, а S-азиридин – по другому, способствуя образованию различных продуктов. В зависимости от строения заместителей азиридинового кольца энантиомерный избыток продуктов раскрытия цикла составляет от 90 to 99%.

Йосикава (T. Yoshikawa) и Синдо (M. Shindo) из Университета Кюсю (Япония) описывают высоко (E)-селективное олефинирование алкионатов лития (например, 1) инолятами (например, 2), приводящее к образованию (E)-2-ен-4-иноивых кислот (3). Исследователи обнаружили также и то, соединения типа 3 позволяют получить полезные каркасы, которые в условиях катализируемой производными Ag(I) циклизации в зависимости от условий позволяют получить тетроновые кислоты или пироны [2].

Рисунок из Org. Lett. 2009, 11, 5378

Авторы синтезировали ряд веществ, структурно близких соединению 3, многие из которых были получены в виде почти чистых (E)-изомеров (E:Z > 99:1). Катализируемая производными Ag(I) циклизация соединения 3 в ДМФ приводит к высокостереоселективному образованию производных тетроновой кислоты 4. Однако в присутствии кислот Бренстеда, например, уксусной кислоты, продукт циклизации представляет шестичленный пирон – соединение 5. Соединения 4 и 5 могут быть прекурсорами биологически активных соединений.

Азотсодержащие гетероциклы являются важными интермедиатами для органической и медицинской химии. Обычно для метилирования этих соединений применяют токсичные MeI или (MeO)₂SO₂. Исследователи из группы Магнуса (N.A. Magnus) разработали синтетический протокол метилирования пироллов «зеленым» диметилкарбонатом (MeO)₂CO [3].

Рисунок из Org. Process Res. Dev. 2009, 13, 1199

Исследователи образовывали коммерчески доступные пирролы (MeO)₂CO в присутствии основного катализатора – 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана (DABCO) в ДМФ. Для водорастворимых пирролов наблюдается низкий выход продуктов метилирования; электроноизбыточные пирролы реагируют не до конца с образованием побочных продуктов – пирролкарабаматов. Реакция отлично протекает лишь для электрононедостаточных пирролов, выход продуктов метилирования для которых достигает 98%.

Новый метод можно использовать при наличии в молекуле замещенного пиррола таких функциональных групп, как кетоны, альдегиды и нитрилы. Метилирование пирролкарбоновой кислоты диметилкарбонатом приводит к образованию продукта как N-метилирования, так и этерификации, в продуктах реакции этилового эфира пирроловой кислоты с метилкарбонатом также наблюдаются следы продукта прерэтерификации. Использование других алкилкарбонатов не приводит к образованию значительных количеств продуктов алкилирования. Новый метод был использован для наработки граммовых количеств фармацевтически важного интермедиата 1.

Немалые усилия прилагаются исследователями для разработки методов оптически чистых α- и β-аминокислот. β-Аминокислоты и β-пептиды представляют собой компоненты многих биологически активных продуктов, включая противоопухлолевые препараты, антибиотики и противогрибковые препараты.

Фергинга (B. L. Feringa) с соавторами сообщает о высокоэнантиоселективном присоединении аммиака к коричным кислотам, приводящему к образованию целевых аминокислот в оптически чистой форме. Новый метод основан на использовании ферментативного катализа реакции фенилаланинаминомутазой [phenylalanine aminomutase (PAM)] [4].

Рисунок из J. Org. Chem. 2009, 74, 9152

В ходе типового синтеза 6 M раствор аммиака доводили до pH 10, и при комнатной температуре добавляли (E)-коричную кислоту (1) и PAM. После 5 дней выдерживания при комнатной температуре смесь лиофилизировали, растворяли в одномолярном водном растворе HCl и пропускали через колонку с силикагелем. Дальнейшая разработка продуктов позволяла получить смесь оптически чистых (ee >99%) α- и β-фенилаланинов (2 и 3).

Соединения 2 и 3 получены с помощью одностадийной реакции, ферментативный катализ позволяет получать энантиочистые ароматические β-аминокислоты.

В группе Шена (J. Shen) из Университета Нанкин разработаны наночастицы из полиуретанового (PU) иономера, которые могут использоваться в качестве антикоагулянтов[5].

В состав использованного исследователями PU входят 4,4’-дифенилметандиизоцианат, простые эфиры гликоля и диметилолпропиновая кислота, ионизацию полимера вызывали обработкой аммиаков. Наночастицы иономера PU (1) получали, диспергируя полимер в водном растворе додецилсульфата натрия, после чего повторно диспергировали его в растворе, содержащем 0,2 М фосфатного буфера.

Рисунок из Macromolecules 2009, 42, 9366

Исследователи получили наночастицы, средний гидродинамический диаметр которых составлял 234 нм, M_w 22900 Да, и полидисперсность – 1.68. Полученные наночастицы совместимы с кровью, обладают антитромбогенностью, и могут выступать в роли эффективных антикоагулянтов. Исследователи полагают, что наночастицы ведут себя подобно цвиттер-ионам и планируют изучить механизм их действия более подробно.

Источники: [1] Science 2009, 326, 1662; [2] Org. Lett. 2009, 11, 5378; [3] Org. Process Res. Dev. 2009, 13, 1199; [4] J. Org. Chem. 2009, 74, 9152; [5] Macromolecules 2009, 42, 9366.

метки статьи: #медицинская химия, #нанотехнологии, #новые материалы, #органическая химия, #органический синтез, #химия полимеров