Úvod
HU-210 je syntetický kanabinoid, který byl poprvé syntetizován v roce 1988 z (1R,5S)-myrtenolu skupinou vedenou Raphaelem Mechoulamem na Hebrejské univerzitě. HU-210 je 100 až 800krát účinnější než přírodní THC z konopí a má prodlouženou dobu účinku. HU-210 má vazebnou afinitu 0,061 nM na CB1 a 0,52 nM na CB2 u klonovaných lidských kanabinoidních receptorů. Ve srovnání s Delta-9-THC 40,7nM na CB1. HU-210 je (-)-1,1-dimethylheptylový analog 11-hydroxy- Δ8- tetrahydrokanabinolu; v některých referencích se nazývá 1,1-dimethylheptyl- 11-hydroxytetrahydrokanabinol. Zkratka "HU" znamená Hebrejská univerzita.
Resorcinol (8) byl identifikován jako klíčový meziprodukt, který reaguje s oběma enantiomery 4-hydroxy-myrtenyl pivalátu (9) za vzniku požadovaných strukturních rámců podobných THC. Syntéza klíčového fluorovaného stavebního bloku (8) se ukázala jako náročná. Ve skutečnosti se k (8) podařila řada neúspěšných přístupů. Syntéza 8 začala methylací komerčně dostupného (3,5-dimethoxyfenyl)acetonitrilu (1), která affordovala α,α-dimethylnitril (2) s vynikajícím výtěžkem. Následná hydridová redukce (2) affordovala aldehyd (2), který byl podroben Wittigově olefinaci s výtěžkem vzniklým z fosfoniové soli (5), která poskytla nenasycenou látku (6) jako jediný isomer, pravděpodobně s (Z)-geometrií. CvC vazba (6) byla poté hydrogenována (Pd/C, H 2 , v EtOAc) za vzniku sloučeniny (7) v kvantitativním výtěžku. Zpracování (7) s MeMgI při 170 °C poskytlo demethylovaný alkohol (8) ve velmi dobrém výtěžku. Syntézy (-)-(R, R)-HU-210 bylo dosaženo z komerčně dostupného (-)-(1R)-myrtenolu (≥95 % ee), který byl transformován na 4-hydroxymyrtenyl pivalát (9) metodou Zahalky a Huffmana. Nakonec redukcí pomocí LiAlH4 vznikla cílová sloučenina (-)-(R, R)-HU-210. Jelikož zdrojem chirality v syntézách jsou dva enantiomery 4-hydroxymyrtenylpivalátu, (9), ee obou finálních sloučenin odráželo ee komerčně dostupných výchozích materiálů. Enantiomerní čistota kanabinoidních mimik byla potvrzena analytickou chirální HPLC. Následně byly (-)-(R, R)-HU-210 přečištěny semipreparativní chirální HPLC s cílem získat jednotlivé enantiomery vysoké čistoty (>99 % ee) pro farmakologické testy.
Resorcinol (8) byl identifikován jako klíčový meziprodukt, který reaguje s oběma enantiomery 4-hydroxy-myrtenyl pivalátu (9) za vzniku požadovaných strukturních rámců podobných THC. Syntéza klíčového fluorovaného stavebního bloku (8) se ukázala jako náročná. Ve skutečnosti se k (8) podařila řada neúspěšných přístupů. Syntéza 8 začala methylací komerčně dostupného (3,5-dimethoxyfenyl)acetonitrilu (1), která affordovala α,α-dimethylnitril (2) s vynikajícím výtěžkem. Následná hydridová redukce (2) affordovala aldehyd (2), který byl podroben Wittigově olefinaci s výtěžkem vzniklým z fosfoniové soli (5), která poskytla nenasycenou látku (6) jako jediný isomer, pravděpodobně s (Z)-geometrií. CvC vazba (6) byla poté hydrogenována (Pd/C, H 2 , v EtOAc) za vzniku sloučeniny (7) v kvantitativním výtěžku. Zpracování (7) s MeMgI při 170 °C poskytlo demethylovaný alkohol (8) ve velmi dobrém výtěžku. Syntézy (-)-(R, R)-HU-210 bylo dosaženo z komerčně dostupného (-)-(1R)-myrtenolu (≥95 % ee), který byl transformován na 4-hydroxymyrtenyl pivalát (9) metodou Zahalky a Huffmana. Nakonec redukcí pomocí LiAlH4 vznikla cílová sloučenina (-)-(R, R)-HU-210. Jelikož zdrojem chirality v syntézách jsou dva enantiomery 4-hydroxymyrtenylpivalátu, (9), ee obou finálních sloučenin odráželo ee komerčně dostupných výchozích materiálů. Enantiomerní čistota kanabinoidních mimik byla potvrzena analytickou chirální HPLC. Následně byly (-)-(R, R)-HU-210 přečištěny semipreparativní chirální HPLC s cílem získat jednotlivé enantiomery vysoké čistoty (>99 % ee) pro farmakologické testy.
Vybavení a sklo.
- 100 ml, 250 ml, 500 ml baňky s kulatým dnem (RBF);
- 50 ml baňka ve tvaru hrušky;
- Retortový stojan a svorka pro upevnění aparatury;
- Magnetické míchadlo s ohřívačem;
- 100 ml x3; 50 ml x2 kádinky;
- 500 ml Oddělovací nálevka;
- 100 ml odkapávací nálevka;
- Dewarova lázeň;
- Vodní lázeň;
- Pevný CO2 (suchý led);
- Zdroj vakua;
- Skleněná tyčinka a špachtle;
- Rotovap stroj;
- Plastová nebo skleněná injekční stříkačka;
- Erlenmeyerova baňka 150-200 ml x2;
- zpětný chladič;
- Souprava prozábleskovou chromatografii;
- Buchnerova baňka a nálevka [pro malá množství lze použít Schottův filtr];
- laboratorní teploměr (-50 °C až 200 °C) s adaptérem na baňku;
- ~10 l balón s dusíkem (N2) nebo argonem (Ar) (1 atm);
- Zdrojplynného vodíku (H2);
- Laboratorní váhy (vhodné 0,001-100 g) [závisí na zatížení syntézou].
Reagencie.
- Hydrid sodný (NaH) 60% v minerálním oleji, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimethylformamid (DMF) 10,0 ml;
- 2-(3,5-dimethoxyfenyl)acetonitril (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Jodmethan (CH3I) 1,1 ml, 16,9 mmol;
- Vodný roztok chloridu amonného (NH4Cl) (25,0 ml);
- Diethylether (Et2O) 363 mL;
- Síran sodný (Na2SO4) nebo síran hořečnatý (MgSO4) ~150 g;
- dichlormethan (DCM) 115,0 ml;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) 1 M roztok v hexanu, 14,75 ml, 14,75 mmol;
- 10% roztok vinanu sodného ve vodě, 20 ml;
- Ethylacetát (EtOAc), 1070 ml;
- Destilovaná voda ~1 l;
- Chlorid sodný (NaCl) ~100 g;
- Hexan ~650 ml;
- 5-bromopentan (4 ) 3,134 ml, 16,6 mmol;
- ethanol (EtOH) 35 ml;
- Trifenylfosfin (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- uhličitan draselný (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Toluen 35 ml;
- Tetrahydrofuran (THF) 179 ml;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Jodid methylmagneziový (MeMgI) 3 M v Et2O, 8,0 ml, 24,0 mmol;
- Pivalátový ester (9 ) 48 mg, 0,19 mmol;
- Eterát trifluoridu boru (BF3-OEt2) 0,12 ml, 1,0 mmol;
- Hydrid lithno-hlinitý (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Bod varu: 485.51 při 760 mm Hg;
Bod tání: 205,83 °C;
Molekulová hmotnost: 386,576 g/mol;
Hustota: 1,0±0,1 g/mL;
Číslo CAS: 112830-95-2.
Syntéza prekurzorů
2-(3,5-dimethoxyfenyl)-2-methylpropanenitril (2)K míchané suspenzi hydridu sodného (60 % v minerálním oleji, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) v suchém DMF (5.0 ml) při 0 °C byl po kapkách přidán roztok komerčně dostupného 2-(3,5-dimethoxyfenyl)acetonitrilu (1 ) (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) a jodmethanu (1,1 ml, 16,9 mmol, 3 eq.) v suchém DMF (5,0 ml). Reakční teplota se během 15 min zvýšila na 25 °C a míchání pokračovalo 2 h ve 100 ml baňce s kulatým dnem. Reakční směs byla ochlazena nasyceným vodným roztokem NH4Cl (5,0 ml) a zředěna diethyletherem (10 ml). Organická vrstva byla oddělena a vodná vrstva byla extrahována diethyletherem (3×10 ml). Spojená organická vrstva byla promyta vodou a solným roztokem, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn metodou bleskové chromatografie na silikagelu (hexan/EtOAc 8:2) za vzniku sloučeniny (2) (1,1 g, 98 %) jako bezbarvého oleje.
2-(3,5-dimethoxyfenyl)-2-methylpropanal (3)
K roztoku (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) v suchém DCM (50.0 ml) při -78 °C (v Dewarově lázni se suchým ledem) byl přidán DIBALH (1 M roztok v hexanu, 14,75 ml, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) v 250 ml baňce s kulatým dnem. Reakční směs se míchala při stejné teplotě po dobu 1 h a poté se uhasila kapkovým přídavkem vinanu draselného (10% roztok ve vodě, 20 ml). Výsledná směs byla zahřáta na pokojovou teplotu, intenzivně míchána po dobu 1 h a poté zředěna EtOAc (20 ml). Organická fáze byla oddělena a vodná fáze extrahována EtOAc (3×50 ml). Spojená organická vrstva byla promyta vodou a solným roztokem, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn bleskovou chromatografií na silikagelu (hexan/EtOAc 8:2) za vzniku aldehydu (3 ) (1,14 g, 93 %) jako bezbarvého oleje.
5-(Bromotrifenyl-λ5-fosfanyl)pentan (5)
K roztoku komerčně dostupného 5-bromopentanu (4) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 eq.) v EtOH (35 ml) byl přidán trifenylfosfin (4).35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a směs byla zahřívána při refluxu přes noc v 250ml baňce s kulatým dnem. Rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, surový produkt byl rozpuštěn v toluenu (35 ml) a směs byla intenzivně míchána při 100 °C po dobu 5 min. Směs se nechala vychladnout na teplotu r.t. a vykrystalizovaná fosfoniová sůl (5) (74 %) byla získána filtrací jako bílá krystalická pevná látka.
K roztoku komerčně dostupného 5-bromopentanu (4) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 eq.) v EtOH (35 ml) byl přidán trifenylfosfin (4).35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a směs byla zahřívána při refluxu přes noc v 250ml baňce s kulatým dnem. Rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, surový produkt byl rozpuštěn v toluenu (35 ml) a směs byla intenzivně míchána při 100 °C po dobu 5 min. Směs se nechala vychladnout na teplotu r.t. a vykrystalizovaná fosfoniová sůl (5) (74 %) byla získána filtrací jako bílá krystalická pevná látka.
(5Z)-7-(3,5-dimethoxyfenyl)-7-methylokt-5-en (6)
K suspenzi fosfoniové soli (5) (27,3 mmol, 5 eq.) v suchém THF (130 ml) při teplotě 0 °C byl po kapkách přidán LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M v THF, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 eq.) v 500 ml baňce s kulatým dnem. Směs byla zahřáta na 10 °C a míchána po dobu 30 min, aby se zajistila úplná tvorba oranžového ylidu. Ke vzniklé suspenzi byl při stejné teplotě po kapkách přidán roztok aldehydu (3 ) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) v THF (15 ml). Reakce byla míchána přes noc při pokojové teplotě. Směs byla zklidněna přidáním nasyceného vodného roztoku NH4Cl (10 ml). Organická vrstva byla oddělena a vodná fáze byla extrahována Et2O (3× 100 ml). Spojená organická vrstva byla promyta solankou, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn bleskovou chromatografií na silikagelu (hexan/EtOAc 7:3) za vzniku alkenu ( 6 ) (92 %, jediný diastereoizomer) jako bezbarvého oleje.
K suspenzi fosfoniové soli (5) (27,3 mmol, 5 eq.) v suchém THF (130 ml) při teplotě 0 °C byl po kapkách přidán LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M v THF, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 eq.) v 500 ml baňce s kulatým dnem. Směs byla zahřáta na 10 °C a míchána po dobu 30 min, aby se zajistila úplná tvorba oranžového ylidu. Ke vzniklé suspenzi byl při stejné teplotě po kapkách přidán roztok aldehydu (3 ) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) v THF (15 ml). Reakce byla míchána přes noc při pokojové teplotě. Směs byla zklidněna přidáním nasyceného vodného roztoku NH4Cl (10 ml). Organická vrstva byla oddělena a vodná fáze byla extrahována Et2O (3× 100 ml). Spojená organická vrstva byla promyta solankou, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn bleskovou chromatografií na silikagelu (hexan/EtOAc 7:3) za vzniku alkenu ( 6 ) (92 %, jediný diastereoizomer) jako bezbarvého oleje.
7-(3,5-dimethoxyfenyl)-7-methyloktan (7)
K roztoku (6 ) (5,0 mmol, 1 eq.) v EtOAc (200 ml) bylo přidáno 10% Pd/C (139 mg) a vzniklá suspenze byla intenzivně míchána za vodíkové atmosféry přes noc při pokojové teplotě v 500 ml RBF. Katalyzátor byl odstraněn filtrací přes Celit a filtrát byl odpařen za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn metodou bleskové chromatografie na silikagelu (hexan/EtOAc 6:4) za vzniku hydrogenované sloučeniny ( 7 ) (kvantitativní výtěžek) ve formě bezbarvého oleje.
5-(2-methyloktan-2-yl)benzen-1,3-diol (8)
K roztoku sloučeniny (7 ) (1,20 mmol, 1 eq.) v suchém Et2O (5,0 ml) a suchém THF (0,4 ml) byl při 0 °C ve 100 ml RBF přidán MeMgI (3 M v Et2O, 8,0 ml, 24,0 mmol, 20 eq.). Suspenze byla zahřívána na 100 °C za sníženého tlaku, poté byl zbytek zahříván na 170 °C po dobu 1 h za průtoku dusíku. Ochlazená reakční směs byla ochlazena nasyceným vodným roztokem NH4Cl (10 ml) a extrahována EtOAc (5×20 ml). Spojená organická vrstva byla promyta solankou, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt (8 ) byl přečištěn metodou bleskové chromatografie na silikagelu (hexan/EtOAc 1:1) za vzniku alkoholu (8 ) (70 %) ve formě voskovité bílé pevné látky.
Syntéza produktu
[(6aR,10aR)-3-(2-methyloktan-2-yl)-1-hydroxy-6,6-dimethyl-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isochromen-9-yl]methyl 2,2-dimethylpropanoát (10)
K roztoku resorcinolu (8) (0,5 %) se přidá 2,2-dimethylpropanoát.19 mmol, 1 eq.) a pivalátového esteru (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) v suchém DCM (65 ml) při -20 °C byl přidán BF3-OEt2 (0,12 ml, 1,0 mmol, 5,3 eq.) v 250 ml RBF. Směs se nechala zahřát na pokojovou teplotu a poté se míchala 2 h. Směs se opatrně promyla solankou, přes Na2SO4, zfiltrovala a rozpouštědlo se odpařilo za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn metodou flash chromatografie na silikagelu (hexan/EtOAc 9:1) za vzniku sloučeniny (10 ) (55 %) ve formě voskovité bílé pevné látky.
K roztoku resorcinolu (8) (0,5 %) se přidá 2,2-dimethylpropanoát.19 mmol, 1 eq.) a pivalátového esteru (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) v suchém DCM (65 ml) při -20 °C byl přidán BF3-OEt2 (0,12 ml, 1,0 mmol, 5,3 eq.) v 250 ml RBF. Směs se nechala zahřát na pokojovou teplotu a poté se míchala 2 h. Směs se opatrně promyla solankou, přes Na2SO4, zfiltrovala a rozpouštědlo se odpařilo za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn metodou flash chromatografie na silikagelu (hexan/EtOAc 9:1) za vzniku sloučeniny (10 ) (55 %) ve formě voskovité bílé pevné látky.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Roztok chráněného esteru (10) (0,098 mmol, 1 eq.) v suchém THF (1,0 ml) byl po kapkách přidán k suspenzi LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) v THF (1,0 ml) při 0 °C v 50 ml hruškovité baňce. Reakční směs byla míchána po dobu 2 h a nechala se zahřát na pokojovou teplotu. Reakce byla zklidněna vodou (2 ml) a extrahována etherem (2×5 ml). Spojená organická vrstva byla promyta solankou, vysušena nad Na2SO4 a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku. Surový produkt byl přečištěn bleskovou chromatografií na silikagelu (hexan/EtOAc 8:2) za vzniku konečné sloučeniny (-)-(R, R)-HU-210 (11 ) (50 %, ee 97 %) jako hygroskopické bílé pevné látky. Konečný produkt byl následně přečištěn pomocí chirální HPLC (podrobnosti viz Experiment), aby se získal (-)-(R, R)-HU-210 enantiomerně čistý (ee 100 %).
Last edited by a moderator:
