Bevezetés
A HU-210 egy szintetikus kannabinoid, amelyet először 1988-ban szintetizált a (1R,5S)-mirtenolból egy Raphael Mechoulam által vezetett csoport a Héber Egyetemen. A HU-210 100-800-szor erősebb, mint a kannabiszból származó természetes THC, és hosszabb hatástartamú. A HU-210 kötődési affinitása 0,061nM a CB1-hez és 0,52nM a CB2-hez a klónozott emberi kannabinoid receptorokban. Összehasonlítva a Delta-9-THC 40,7nM-es értékével a CB1-nél. A HU-210 a 11-hidroxi- Δ8- tetrahidrokannabinol (-)-1,1-dimetil-heptil-analógja; egyes hivatkozásokban 1,1-dimetil-heptil- 11-hidroxi-tetrahidrokannabinolnak nevezik. A "HU" rövidítés a Héber Egyetem rövidítése.
A rezorcinolt (8) azonosították, mint kulcsfontosságú köztes terméket, amelyet a 4-hidroxi-mirténil-pivalát (9) mindkét enantiomerjével reagáltatva a kívánt THC-szerű szerkezeti vázakat képezhetjük. A kulcsfontosságú fluorozott építőelem (8) szintézise kihívást jelentett. Valójában számos sikertelen megközelítéssel sikerült a (8). A 8 szintézise a kereskedelmi forgalomban kapható (3,5-dimetoxifenil)acetonitril (1) metilezésével kezdődött, amely afford az α,α-dimetilnitrilt (2) kiváló hozammal adta. A (2) ezt követő hidridredukciója affordozta az aldehidet (2), amelyet Wittig-olefinálásnak vetettünk alá a foszfóniumsóból (5) keletkezett hozammal, amely a telítetlen anyagot (6) egyetlen izomer formájában adta, feltehetően (Z)-geometriával. Ezután a (6) CvC-kötését hidrogéneztük (Pd/C, H 2 , EtOAc-ban), így kaptuk a (7) vegyületet mennyiségi hozamban. A (7)-nek 170 °C-on MeMgI-vel történő kezelése nagyon jó hozammal adta a demetilezett alkoholt (8). A (-)-(R, R)-HU-210 szintézisét a kereskedelmi forgalomban kapható (-)-(1R)-mirténolból (≥95% ee) valósítottuk meg, amelyet Zahalka és Huffman módszerével 4-hidroximirténil-pivaláttá (9) alakítottunk át. Végül LiAlH4-mal történő redukcióval a (-)-(R, R)-HU-210 célvegyületet kaptuk. Mivel a szintézisekben a kiralitás forrása a két 4-hidroximirténil-pivalát enantiomer, (9), a két végső vegyület ee értéke a kereskedelmi forgalomban kapható kiindulási anyagok ee értékét tükrözte. A kannabinoid-utánzók enantiomertisztaságát analitikus királis HPLC-vel igazoltuk. Ezt követően a (-)-(R, R)-HU-210-et félpreparatív királis HPLC-vel tisztítottuk, hogy nagy tisztaságú (>99% ee) egyetlen enantiomert kapjunk a farmakológiai vizsgálatokhoz.
A rezorcinolt (8) azonosították, mint kulcsfontosságú köztes terméket, amelyet a 4-hidroxi-mirténil-pivalát (9) mindkét enantiomerjével reagáltatva a kívánt THC-szerű szerkezeti vázakat képezhetjük. A kulcsfontosságú fluorozott építőelem (8) szintézise kihívást jelentett. Valójában számos sikertelen megközelítéssel sikerült a (8). A 8 szintézise a kereskedelmi forgalomban kapható (3,5-dimetoxifenil)acetonitril (1) metilezésével kezdődött, amely afford az α,α-dimetilnitrilt (2) kiváló hozammal adta. A (2) ezt követő hidridredukciója affordozta az aldehidet (2), amelyet Wittig-olefinálásnak vetettünk alá a foszfóniumsóból (5) keletkezett hozammal, amely a telítetlen anyagot (6) egyetlen izomer formájában adta, feltehetően (Z)-geometriával. Ezután a (6) CvC-kötését hidrogéneztük (Pd/C, H 2 , EtOAc-ban), így kaptuk a (7) vegyületet mennyiségi hozamban. A (7)-nek 170 °C-on MeMgI-vel történő kezelése nagyon jó hozammal adta a demetilezett alkoholt (8). A (-)-(R, R)-HU-210 szintézisét a kereskedelmi forgalomban kapható (-)-(1R)-mirténolból (≥95% ee) valósítottuk meg, amelyet Zahalka és Huffman módszerével 4-hidroximirténil-pivaláttá (9) alakítottunk át. Végül LiAlH4-mal történő redukcióval a (-)-(R, R)-HU-210 célvegyületet kaptuk. Mivel a szintézisekben a kiralitás forrása a két 4-hidroximirténil-pivalát enantiomer, (9), a két végső vegyület ee értéke a kereskedelmi forgalomban kapható kiindulási anyagok ee értékét tükrözte. A kannabinoid-utánzók enantiomertisztaságát analitikus királis HPLC-vel igazoltuk. Ezt követően a (-)-(R, R)-HU-210-et félpreparatív királis HPLC-vel tisztítottuk, hogy nagy tisztaságú (>99% ee) egyetlen enantiomert kapjunk a farmakológiai vizsgálatokhoz.
Berendezések és üvegeszközök.
- 100 ml-es, 250 ml-es, 500 ml-es kerekfenekű lombikok (RBF);
- 50 ml-es körte alakú lombik;
- Retortaállvány és bilincs a készülék rögzítéséhez;
- Mágneskeverő fűtőberendezéssel;
- 100 ml x3; 50 ml x2 főzőpohár;
- 500 ml-es elválasztótölcsér;
- 100 ml-es csepegtető tölcsér;
- Dewar-fürdő;
- Vízfürdő;
- Szilárd CO2 (szárazjég);
- Vákuumforrás;
- Üvegrúd és spatula;
- Rotovap gép;
- Műanyag vagy üveg fecskendő;
- Erlenmeyer-lombik 150-200 ml x2;
- Reflux kondenzátor;
- Flash kromatográfiás készlet;
- Buchner-lombik és tölcsér [kis mennyiségekhez Schott-szűrő használható];
- Laboratóriumi hőmérő (-50 °C-tól 200 °C-ig) lombikadapterrel;
- ~10 L nitrogén (N2) vagy argonn (Ar) ballon (1 atm);
- Hidrogéngáz (H2) forrás;
- Laboratóriumi mérleg (0,001-100 g alkalmas) [a szintézis terhelésétől függ].
Reagensek.
- Nátrium-hidrid (NaH) 60% ásványi olajban, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimetil-formamid (DMF) 10,0 ml;
- 2-(3,5-dimetoxifenil)acetonitril (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Jodometán (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol;
- Ammónium-klorid (NH4Cl) vizes oldat (25,0 mL);
- Dietil-éter (Et2O) 363 mL;
- Nátrium-szulfát (Na2SO4) vagy magnézium-szulfát (MgSO4) ~150 g;
- Diklórmetán (DCM) 115,0 mL;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) 1 M oldat hexánban, 14,75 mL, 14,75 mmol;
- Nátrium-tartarát 10%-os oldata vízben, 20 mL;
- Etil-acetát (EtOAc) 1070 mL;
- Desztillált víz ~1 L;
- Nátrium-klorid (NaCl) ~100 g;
- Hexán ~650 mL;
- 5-bromopentán (4) 3,134 mL, 16,6 mmol;
- Etanol (EtOH) 35 mL;
- Trifenilfoszfin (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- Kálium-karbonát (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Toluol 35 mL;
- Tetrahidrofurán (THF) 179 mL;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Metilmagnézium-jodid (MeMgI) 3 M Et2O-ban, 8,0 mL, 24,0 mmol;
- Pivalátészter (9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Bórtrifluorid-éterát (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol;
- Lítium-alumínium-hidrid (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Forrpont: 485.51 760 mm Hg-nál;
Olvadáspont: 205,83 °C;
Molekulatömeg: 386,576 g/mol;
Sűrűség: 1,0±0,1 g/mol;
CAS-szám: 112830-95-2.
Prekurzor szintézis
2-(3,5-dimetoxi-fenil)-2-metil-propanenitril (2)A nátrium-hidrid (60% ásványi olajban, 677 mg, 16,9 mmol, 3 ekv.) száraz DMF-ben kevert szuszpenziójához (5.0 mL) 0 °C-on cseppenként hozzáadtuk a kereskedelemben kapható 2-(3,5-dimetoxifenil)acetonitril (1) (1,0 g, 5,64 mmol, 1 ekv.) és jodometán (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 ekv.) oldatát száraz DMF-ben (5,0 mL). A reakcióhőmérséklet 15 perc alatt 25 °C-ra emelkedett, és a keverést 2 órán keresztül folytattuk 100 ml-es kerekfenekű lombikban. A reakcióelegyet telített vizes NH4Cl-oldattal (5,0 mL) csillapítottuk, majd dietil-éterrel (10 mL) hígítottuk. A szerves réteget elválasztottuk, majd a vizes réteget dietil-éterrel (3×10 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget vízzel és sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomás on bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 8:2) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így kaptuk a (2) vegyületet ( 1,1 g, 98%) színtelen olajként.
2-(3,5-dimetoxifenil)-2-metilpropanál (3)
A (2) ( 1,21 g, 5,90 mmol, 1 ekv.) száraz DCM-ben (50.0 ml) -78 °C-on (Dewar-fürdőben szárazjéggel) 250 ml-es kerekfenekű lombikban DIBALH-ot (1 M oldat hexánban, 14,75 ml, 14,75 mmol, 2,5 ekv.) (C₈H₁₉Al) adtunk. A reakcióelegyet 1 órán keresztül ugyanazon a hőmérsékleten kevertettük, majd cseppenként kálium-nátrium-tartarát (10%-os oldat vízben, 20 mL) hozzáadásával oltottuk. Az így kapott elegyet szobahőmérsékletre melegítettük, 1 órán át erőteljesen kevertettük, majd EtOAc-val (20 mL) hígítottuk. A szerves fázist elválasztottuk, a vizes fázist EtOAc-kal (3×50 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget vízzel és sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 8:2) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így színtelen olajként kaptuk az aldehidet (3) (1,14 g, 93%).
5-(brómtrifenil-λ5-foszfanil)pentán (5)
A kereskedelmi forgalomban kapható 5-bromopentán (4 ) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 ekv.) EtOH-ban (35 ml) oldott oldatához trifenilfoszfint (4.35 g, 16,6 mmol, 1 ekv.) és K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 ekv.), majd az elegyet 250 ml-es kerekfenekű lombikban egy éjszakán át refluxon melegítettük. Az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk, a nyers terméket toluolban (35 mL) feloldottuk, és az elegyet 100 °C-on 5 percig erőteljesen kevertettük. Az elegyet hagytuk lehűlni r.t.-re, és a kristályosodott foszfóniumsót (5 ) (74%) szűréssel fehér kristályos szilárd anyagként gyűjtöttük.
A kereskedelmi forgalomban kapható 5-bromopentán (4 ) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 ekv.) EtOH-ban (35 ml) oldott oldatához trifenilfoszfint (4.35 g, 16,6 mmol, 1 ekv.) és K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 ekv.), majd az elegyet 250 ml-es kerekfenekű lombikban egy éjszakán át refluxon melegítettük. Az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk, a nyers terméket toluolban (35 mL) feloldottuk, és az elegyet 100 °C-on 5 percig erőteljesen kevertettük. Az elegyet hagytuk lehűlni r.t.-re, és a kristályosodott foszfóniumsót (5 ) (74%) szűréssel fehér kristályos szilárd anyagként gyűjtöttük.
(5Z)-7-(3,5-Dimetoxifenil)-7-metilokt-5-en (6)
A foszfónium só (5 ) szuszpenziójához (27,3 mmol, 5 ekv.) száraz THF-ben (130 ml) 0 °C-on cseppenként LiHMDS-t (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M THF-ben, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 ekv.) adtunk 500 ml-es kerekfenekű lombikban. Az elegyet 10 °C-ra melegítettük és 30 percig kevertettük, hogy a narancsszínű ylid teljes képződése biztosított legyen. Az így kapott iszaphoz cseppenként hozzáadtuk az aldehid (3) ( 1,1 g, 5,46 mmol, 1 ekv.) THF-ben (15 mL) oldatát (1,1 g, 5,46 mmol, 1 ekv.) ugyanezen a hőmérsékleten. A reakciót egy éjszakán át kevertettük szobahőmérsékleten. Az elegyet telített vizes NH4Cl (10 mL) hozzáadásával oltottuk. A szerves réteget elválasztottuk, és a vizes fázist Et2O-val (3×100 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 7:3) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így színtelen olajként kaptuk az alként (6) (92%, egyetlen diasztereoizomer).
A foszfónium só (5 ) szuszpenziójához (27,3 mmol, 5 ekv.) száraz THF-ben (130 ml) 0 °C-on cseppenként LiHMDS-t (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M THF-ben, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 ekv.) adtunk 500 ml-es kerekfenekű lombikban. Az elegyet 10 °C-ra melegítettük és 30 percig kevertettük, hogy a narancsszínű ylid teljes képződése biztosított legyen. Az így kapott iszaphoz cseppenként hozzáadtuk az aldehid (3) ( 1,1 g, 5,46 mmol, 1 ekv.) THF-ben (15 mL) oldatát (1,1 g, 5,46 mmol, 1 ekv.) ugyanezen a hőmérsékleten. A reakciót egy éjszakán át kevertettük szobahőmérsékleten. Az elegyet telített vizes NH4Cl (10 mL) hozzáadásával oltottuk. A szerves réteget elválasztottuk, és a vizes fázist Et2O-val (3×100 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 7:3) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így színtelen olajként kaptuk az alként (6) (92%, egyetlen diasztereoizomer).
7-(3,5-dimetoxifenil)-7-metiloktán (7)
A (6) (5,0 mmol, 1 ekv.) EtOAc-ban (200 ml) oldott (6) ( 5,0 mmol, 1 ekv.) oldatához 10% Pd/C-t (139 mg) adtunk, és az így kapott szuszpenziót 500 ml RBF-ben szobahőmérsékleten hidrogén atmoszféra alatt egy éjszakán át erőteljesen kevertettük. A katalizátort Celiten keresztül történő szűréssel eltávolítottuk, és a szűrletet csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 6:4) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, hogy színtelen olajként megkapjuk a hidrogénezett vegyületet (7) (mennyiségi hozam).
5-(2-metiloktán-2-il)benzol-1,3-diol (8)
A (7) vegyület (1,20 mmol, 1 ekv.) száraz Et2O-ban (5,0 mL) és száraz THF-ben (0,4 mL) oldatához 100 mL RBF-ben 0 °C-on MeMgI-t (3 M Et2O-ban, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 ekv.) adtunk (100 mL RBF-ben). Az iszapot csökkentett nyomáson 100 °C-ra hevítettük, majd a maradékot 1 órán át nitrogénáramlás mellett 170 °C-ra hevítettük. A lehűtött reakcióelegyet telített vizes NH4Cl-lel (10 mL) csillapítottuk, majd EtOAc-kal (5×20 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket (8 ) szilikagélen (hexán/EtOAc 1:1) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, és viaszos fehér szilárd anyagkénta (8) alkoholt (70%) kaptuk.
A termék szintézise
[(6aR,10aR)-3-(2-metiloktán-2-il)-1-hidroxi-6,6-dimetil-6H,6aH,7H,10H,10aH,10aH-benzo[c]izokromen-9-il]metil-2,2-dimetilpropanoát (10)
A rezorcinol (8 ) oldatához (0.19 mmol, 1 ekv.) és pivalátészter (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 ekv.) száraz DCM-ben (65 ml) -20 °C-on 250 ml RBF-ben lévő BF3-OEt2-t (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 ekv.) adtunk. Az elegyet hagytuk felmelegedni szobahőmérsékletre, majd 2 órán át kevertettük. Az elegyet óvatosan sós lével, Na2SO4 felett mostuk, szűrtük és az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 9:1) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így a (10) vegyületet ( 55%) viaszos fehér szilárd anyagként kaptuk.
A rezorcinol (8 ) oldatához (0.19 mmol, 1 ekv.) és pivalátészter (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 ekv.) száraz DCM-ben (65 ml) -20 °C-on 250 ml RBF-ben lévő BF3-OEt2-t (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 ekv.) adtunk. Az elegyet hagytuk felmelegedni szobahőmérsékletre, majd 2 órán át kevertettük. Az elegyet óvatosan sós lével, Na2SO4 felett mostuk, szűrtük és az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 9:1) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így a (10) vegyületet ( 55%) viaszos fehér szilárd anyagként kaptuk.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
A védett észter (10) (0,098 mmol, 1 ekv.) száraz THF-ben (1,0 ml) oldatát cseppenként hozzáadtuk LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 ekv.) THF (1,0 ml) szuszpenziójához THF-ben (1,0 ml) 0 °C-on 50 ml-es körte alakú lombikban. A reakcióelegyet 2 órán át kevertettük, majd hagytuk szobahőmérsékletre melegedni. A reakciót vízzel (2 mL) hűtöttük, majd éterrel (2×5 mL) extraháltuk. Az egyesített szerves réteget sós lével mostuk, Na2SO4 felett szárítottuk, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároltuk. A nyers terméket szilikagélen (hexán/EtOAc 8:2) végzett flash-kromatográfiával tisztítottuk, így a (-)-(R, R)-HU-210 (11 ) (50%, ee 97%) végső vegyületet kaptuk higroszkópos fehér szilárd anyagként. A végterméket ezt követően királis HPLC-vel tisztítottuk (a részleteket lásd a Kísérleti anyagban), hogy enantiomertiszta (-)-(R, R)-HU-210-et kapjunk (ee 100%).
Last edited by a moderator:
