Introduktion til HU-210
HU-210 er et syntetisk cannabinoid, der først blev syntetiseret i 1988 fra (1R,5S)-myrtenol af en gruppe ledet af Raphael Mechoulam ved Hebrew University. HU-210 er 100 til 800 gange mere potent end naturlig THC fra cannabis og har en forlænget virkningstid. HU-210 har en bindingsaffinitet på 0,061nM ved CB1 og 0,52nM ved CB2 i klonede humane cannabinoidreceptorer. Sammenlignet med Delta-9-THC på 40,7nM ved CB1. HU-210 er (-)-1,1-dimethylheptyl-analogen af 11-hydroxy-Δ8- tetrahydrocannabinol; i nogle referencer kaldes det 1,1-dimethylheptyl- 11-hydroxytetrahydrocannabinol. Forkortelsen "HU" står for Hebrew University.
Resorcinol (8) blev identificeret som et vigtigt mellemprodukt, der skulle omsættes med begge enantiomerer af 4-hydroxy-myrtenylpivalat (9) og danne de ønskede THC-lignende strukturelle rammer. Syntese af den vigtigste fluorerede byggesten (8) viste sig at være en udfordring. Faktisk var der en række mislykkede tilgange til (8). Syntesen af 8 startede med methylering af kommercielt tilgængelig (3,5-dimethoxyphenyl)acetonitril (1), der gav α,α-dimethylnitril (2) i fremragende udbytte. Efterfølgende hydridreduktion af (2) affordrede aldehydet (2), som blev udsat for en Wittig-olefinering med udbyttet genereret fra phosphoniumsaltet (5), der gav det umættede stof (6) som en enkelt isomer, der formodentlig havde (Z)-geometri. CvC-bindingen i (6) blev derefter hydrogeneret (Pd/C, H 2 , i EtOAc) for at give forbindelse (7) i kvantitativt udbytte. Behandling af (7) med MeMgI ved 170 °C gav den demethylerede alkohol (8) i meget godt udbytte. Syntesen af (-)-(R, R)-HU-210 blev opnået fra kommercielt tilgængelig (-)-(1R)-myrtenol (≥95% ee), der blev omdannet til 4-hydroxymyrtenylpivalat (9) ved hjælp af metoden fra Zahalka og Huffman. Endelig gav reduktion med LiAlH4 målforbindelsen (-)-(R, R)-HU-210. Da kilden til kiralitet i synteserne er de to 4-hydroxymyrtenylpivalat-enantiomerer, (9), afspejlede ee for de to endelige forbindelser ee for de kommercielt tilgængelige udgangsmaterialer. Den enantiomere renhed af de cannabinoide mimics blev bekræftet ved analytisk chiral HPLC. Efterfølgende blev (-)-(R, R)-HU-210 oprenset ved semi-præparativ chiral HPLC for at opnå enkelt-enantiomerer med høj renhed (> 99 % ee) til de farmakologiske assays.
Resorcinol (8) blev identificeret som et vigtigt mellemprodukt, der skulle omsættes med begge enantiomerer af 4-hydroxy-myrtenylpivalat (9) og danne de ønskede THC-lignende strukturelle rammer. Syntese af den vigtigste fluorerede byggesten (8) viste sig at være en udfordring. Faktisk var der en række mislykkede tilgange til (8). Syntesen af 8 startede med methylering af kommercielt tilgængelig (3,5-dimethoxyphenyl)acetonitril (1), der gav α,α-dimethylnitril (2) i fremragende udbytte. Efterfølgende hydridreduktion af (2) affordrede aldehydet (2), som blev udsat for en Wittig-olefinering med udbyttet genereret fra phosphoniumsaltet (5), der gav det umættede stof (6) som en enkelt isomer, der formodentlig havde (Z)-geometri. CvC-bindingen i (6) blev derefter hydrogeneret (Pd/C, H 2 , i EtOAc) for at give forbindelse (7) i kvantitativt udbytte. Behandling af (7) med MeMgI ved 170 °C gav den demethylerede alkohol (8) i meget godt udbytte. Syntesen af (-)-(R, R)-HU-210 blev opnået fra kommercielt tilgængelig (-)-(1R)-myrtenol (≥95% ee), der blev omdannet til 4-hydroxymyrtenylpivalat (9) ved hjælp af metoden fra Zahalka og Huffman. Endelig gav reduktion med LiAlH4 målforbindelsen (-)-(R, R)-HU-210. Da kilden til kiralitet i synteserne er de to 4-hydroxymyrtenylpivalat-enantiomerer, (9), afspejlede ee for de to endelige forbindelser ee for de kommercielt tilgængelige udgangsmaterialer. Den enantiomere renhed af de cannabinoide mimics blev bekræftet ved analytisk chiral HPLC. Efterfølgende blev (-)-(R, R)-HU-210 oprenset ved semi-præparativ chiral HPLC for at opnå enkelt-enantiomerer med høj renhed (> 99 % ee) til de farmakologiske assays.
Udstyr og glasvarer.
- 100 mL, 250 mL, 500 mL kolber med rund bund (RBF);
- 50 ml pæreformet kolbe;
- Retortstativ og klemme til fastgørelse af apparatur;
- Magnetomrører med varmelegeme;
- 100 mL x3; 50 mL x2 bægerglas;
- 500 mL skilletragt;
- 100 mL dryptragt;
- Dewar-bad;
- Vandbad;
- Fast CO2 (tøris);
- Vakuumkilde;
- Glasstang og spatel;
- Rotovap-maskine;
- Sprøjte af plast eller glas;
- Erlenmeyer-kolbe 150-200 mL x2;
- Reflux-kondensator;
- Flash-kromatografisæt;
- Buchner-kolbe og tragt [Schott-filter kan bruges til små mængder];
- Laboratorietermometer (-50 °C til 200 °C) med kolbeadapter;
- ~10 L nitrogen (N2) eller argon (Ar) ballon (1 atm);
- Kilde tilbrintgas (H2);
- Laboratorieskala (0,001-100 g er passende) [afhænger af syntesemængden].
Reagenser.
- Natriumhydrid (NaH) 60 % i mineralolie, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimethylformamid (DMF) 10,0 mL;
- 2-(3,5-dimethoxyphenyl)acetonitril ( 1 ) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Jodmethan (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol;
- Vandig opløsning af ammoniumchlorid (NH4Cl) (25,0 mL);
- Diethylether (Et2O) 363 mL;
- Natriumsulfat (Na2SO4) eller magnesiumsulfat (MgSO4) ~150 g;
- Dichlormethan (DCM) 115,0 mL;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) 1 M opløsning i hexan, 14,75 mL, 14,75 mmol;
- Natriumtartrat 10 % opløsning i vand, 20 mL;
- Ethylacetat (EtOAc) 1070 mL;
- Destilleret vand ~1 L;
- Natriumchlorid (NaCl) ~100 g;
- Hexan ~650 mL;
- 5-bromopentan ( 4) 3,134 mL, 16,6 mmol;
- Ethanol (EtOH) 35 mL;
- Triphenylphosphin (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- Kaliumcarbonat (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Toluen 35 mL;
- Tetrahydrofuran (THF) 179 mL;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Methylmagnesiumiodid (MeMgI) 3 M i Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol;
- Pivalatester ( 9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Bortrifluoridetherat (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol;
- Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Kogepunkt: 485.51 ved 760 mm Hg;
Smeltepunkt: 205,83 °C;
Molekylvægt: 386,576 g/mol;
Massefylde: 1,0±0,1 g/mL;
CAS-nummer: 112830-95-2.
Syntese af prækursor
2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-methylpropanenitril (2)Til en omrørt suspension af natriumhydrid (60 % i mineralolie, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) i tør DMF (5.0 mL) ved 0 °C blev der dråbevis tilsat en opløsning af kommercielt tilgængelig 2-(3,5-dimethoxyphenyl)acetonitril ( 1 ) (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) og iodmethan (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 eq.) i tør DMF (5,0 mL). Reaktionstemperaturen steg til 25 °C over en periode på 15 minutter, og omrøringen blev fortsat i 2 timer i en 100 ml rundbundet kolbe. Reaktionsblandingen blev slukket med en mættet vandig NH4Cl-opløsning (5,0 mL) og fortyndet med diethylether (10 mL). Det organiske lag blev adskilt, og det vandige lag blev ekstraheret med diethylether (3×10 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med vand og saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 8:2) for at give forbindelse ( 2 ) (1,1 g, 98%) som en farveløs olie.
2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-methylpropanal (3)
Til en opløsning af ( 2 ) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) i tør DCM (50.0 mL) ved -78 °C (i Dewar-bad med tøris) blev der tilsat DIBALH (1 M opløsning i hexan, 14,75 mL, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) i en 250 mL rundbundet kolbe. Reaktionsblandingen blev omrørt ved samme temperatur i 1 time og derefter slukket ved dråbevis tilsætning af kaliumnatriumtartrat (10 % opløsning i vand, 20 mL). Den resulterende blanding blev opvarmet til stuetemperatur, omrørt kraftigt i 1 time og derefter fortyndet med EtOAc (20 mL). Den organiske fase blev adskilt, og den vandige fase blev ekstraheret med EtOAc (3×50 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med vand og saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 8:2) for at give aldehyd ( 3 ) (1,14 g, 93 %) som en farveløs olie.
5-(Bromotriphenyl-λ5-phosphanyl)pentan (5)
Til en opløsning af kommercielt tilgængelig 5-brompentan ( 4 ) (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) i EtOH (35 mL) blev der tilsat triphenylphosphin (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) og K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.), og blandingen blev opvarmet ved tilbagesvaling natten over i en 250 mL rundbundet kolbe. Opløsningsmidlet blev fordampet under reduceret tryk, råproduktet blev opløst i toluen (35 mL), og blandingen blev omrørt kraftigt ved 100 °C i 5 minutter. Blandingen fiklov til at køle ned til r.t., og det krystalliserede phosphoniumsalt ( 5) (74 %) blev opsamlet ved filtrering som et hvidt krystallinsk fast stof.
Til en opløsning af kommercielt tilgængelig 5-brompentan ( 4 ) (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) i EtOH (35 mL) blev der tilsat triphenylphosphin (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) og K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.), og blandingen blev opvarmet ved tilbagesvaling natten over i en 250 mL rundbundet kolbe. Opløsningsmidlet blev fordampet under reduceret tryk, råproduktet blev opløst i toluen (35 mL), og blandingen blev omrørt kraftigt ved 100 °C i 5 minutter. Blandingen fiklov til at køle ned til r.t., og det krystalliserede phosphoniumsalt ( 5) (74 %) blev opsamlet ved filtrering som et hvidt krystallinsk fast stof.
(5Z)-7-(3,5-Dimethoxyphenyl)-7-methyloct-5-en (6)
Til en suspension af phosphoniumsalt ( 5 ) (27,3 mmol, 5 eq.) i tør THF (130 mL) ved 0 °C blev der dråbevis tilsat LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M i THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) i en 500 mL rundbundet kolbe. Blandingen blev opvarmet til 10 °C og omrørt i 30 minutter for at sikre fuldstændig dannelse af den orange ylid. En opløsning af aldehyd ( 3 ) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) i THF (15 mL) blev tilsat dråbevis til den resulterende opslæmning ved samme temperatur. Reaktionen blev omrørt natten over ved stuetemperatur. Blandingen blev slukket ved tilsætning af mættet vandig NH4Cl (10 mL). Det organiske lag blev adskilt, og den vandige fase blev ekstraheret med Et2O (3×100 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 7:3) for at give alkenet ( 6) (92 %, enkelt diastereoisomer) som en farveløs olie.
Til en suspension af phosphoniumsalt ( 5 ) (27,3 mmol, 5 eq.) i tør THF (130 mL) ved 0 °C blev der dråbevis tilsat LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M i THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) i en 500 mL rundbundet kolbe. Blandingen blev opvarmet til 10 °C og omrørt i 30 minutter for at sikre fuldstændig dannelse af den orange ylid. En opløsning af aldehyd ( 3 ) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) i THF (15 mL) blev tilsat dråbevis til den resulterende opslæmning ved samme temperatur. Reaktionen blev omrørt natten over ved stuetemperatur. Blandingen blev slukket ved tilsætning af mættet vandig NH4Cl (10 mL). Det organiske lag blev adskilt, og den vandige fase blev ekstraheret med Et2O (3×100 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 7:3) for at give alkenet ( 6) (92 %, enkelt diastereoisomer) som en farveløs olie.
7-(3,5-Dimethoxyphenyl)-7-methyloctan (7)
Til en opløsning af (6 ) (5,0 mmol, 1 eq.) i EtOAc (200 mL) blev der tilsat 10% Pd/C (139 mg), og den resulterende suspension blev omrørt kraftigt under brintatmosfære natten over ved stuetemperatur i 500 mL RBF. Katalysatoren blev fjernet ved filtrering gennem Celite, og filtratet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 6:4) for at give den hydrogenerede forbindelse ( 7) (kvantitativt udbytte) som en farveløs olie.
5-(2-methyloctan-2-yl)benzen-1,3-diol (8)
Til en opløsning af forbindelse ( 7 ) (1,20 mmol, 1 eq.) i tør Et2O (5,0 mL) og tør THF (0,4 mL) blev MeMgI (3 M i Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 eq.) tilsat ved 0 °C i 100 mL RBF. Opslæmningen blev opvarmet til 100 °C under reduceret tryk, hvorefter resten blev opvarmet til 170 °C i 1 time under en nitrogenstrøm. Den afkølede reaktionsblanding blev slukket med mættet vandig NH4Cl (10 mL) og ekstraheret med EtOAc (5 × 20 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet ( 8) blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 1:1) for at give alkoholen ( 8 ) (70 %) som et voksagtigt hvidt fast stof.
Produktsyntese
[(6aR,10aR)-3-(2-methyloctan-2-yl)-1-hydroxy-6,6-dimethyl-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isochromen-9-yl]methyl-2,2-dimethylpropanoat (10)
Til en opløsning af resorcinol ( 8 ) (0.19 mmol, 1 eq.) og pivalatester ( 9 ) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) i tør DCM (65 mL) ved -20 °C blev der tilsat BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) i 250 mL RBF. Blandingen fik lov til at varme op til stuetemperatur og blev derefter omrørt i 2 timer. Blandingen blev omhyggeligt vasket med saltlage, over Na2SO4, filtreret, og opløsningsmidlet blev fordampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 9:1) for at give forbindelse ( 10 ) (55 %) som et voksagtigt hvidt fast stof.
Til en opløsning af resorcinol ( 8 ) (0.19 mmol, 1 eq.) og pivalatester ( 9 ) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) i tør DCM (65 mL) ved -20 °C blev der tilsat BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) i 250 mL RBF. Blandingen fik lov til at varme op til stuetemperatur og blev derefter omrørt i 2 timer. Blandingen blev omhyggeligt vasket med saltlage, over Na2SO4, filtreret, og opløsningsmidlet blev fordampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 9:1) for at give forbindelse ( 10 ) (55 %) som et voksagtigt hvidt fast stof.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
En opløsning af den beskyttede ester ( 10 ) (0,098 mmol, 1 eq.) i tør THF (1,0 ml) blev tilsat dråbevis til en suspension af LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) i THF (1,0 mL) ved 0 °C i en 50 ml pæreformet kolbe. Reaktionsblandingen blev omrørt i 2 timer og fik lov til at varme op til stuetemperatur. Reaktionen blev slukket med vand (2 mL) og ekstraheret med ether (2×5 mL). Det kombinerede organiske lag blev vasket med saltvand, tørret over Na2SO4, og opløsningsmidlet blev inddampet under reduceret tryk. Råproduktet blev oprenset ved flashkromatografi på silicagel (hexan/EtOAc 8:2) for at give den endelige forbindelse (-)-(R, R)-HU-210 ( 11 ) (50 %, ee 97 %) som et hygroskopisk hvidt fast stof. Detendelige produkt blev efterfølgende oprenset ved hjælp af en chiral HPLC (se Eksperimentel for detaljer) for at opnå (-)-(R, R)-HU-210 enantiomerisk ren (ee 100%).
Last edited by a moderator:
