Introducción
El HU-210 es un cannabinoide sintético que fue sintetizado por primera vez en 1988 a partir del (1R,5S)-mirtenol por un grupo dirigido por Raphael Mechoulam en la Universidad Hebrea. El HU-210 es entre 100 y 800 veces más potente que el THC natural del cannabis y tiene una mayor duración de acción. El HU-210 tiene una afinidad de unión de 0,061nM en CB1 y 0,52nM en CB2 en receptores cannabinoides humanos clonados. En comparación con el Delta-9-THC de 40,7nM en CB1. HU-210 es el (-)-1,1-dimetilheptil análogo del 11-hidroxi- Δ8- tetrahidrocannabinol; en algunas referencias se denomina 1,1-dimetilheptil- 11-hidroxitetrahidrocannabinol. La abreviatura "HU" significa Universidad Hebrea.
El resorcinol (8) se identificó como un intermediario clave que reaccionaba con ambos enantiómeros del pivalato de 4-hidroxi-mirtenilo (9) formando los marcos estructurales deseados similares al THC. La síntesis del bloque de construcción fluorado clave (8) resultó ser todo un reto. De hecho, se realizaron varias aproximaciones infructuosas a (8). La síntesis de 8 comenzó con la metilación del (3,5-dimetoxifenil)acetonitrilo (1) disponible en el mercado, que dio lugar al α,α-dimetilnitrilo (2) con un rendimiento excelente. La posterior reducción con hidruro de (2) dio lugar al aldehído (2), que se sometió a una olefinación de Wittig con el rendimiento generado a partir de la sal de fosfonio (5) que dio lugar a la sustancia insaturada (6) como un único isómero, presumiblemente con geometría (Z). El enlace CvC de (6) se hidrogenó a continuación (Pd/C, H 2 , en EtOAc) para dar el compuesto (7) en rendimiento cuantitativo. El tratamiento de (7) con MeMgI a 170 °C proporcionó el alcohol desmetilado (8) en muy buen rendimiento. La síntesis de (-)-(R, R)-HU-210 se logró a partir de (-)-(1R)-mirtenol comercialmente disponible (≥95% ee) que se transformó en pivalato de 4-hidroximetirtenilo (9) utilizando el método de Zahalka y Huffman. Finalmente, la reducción con LiAlH4 dio el compuesto diana (-)-(R, R)-HU-210. Dado que la fuente de quiralidad en las síntesis son los dos enantiómeros del pivaltenato de 4-hidroximetirtenilo, (9), el ee de los dos compuestos finales reflejó el ee de los materiales de partida disponibles comercialmente. La pureza enantiomérica de los imitadores cannabinoides se confirmó mediante HPLC quiral analítica. Posteriormente, el (-)-(R, R)-HU-210 se purificó mediante HPLC quiral semipreparativa para obtener enantiómeros simples de gran pureza (>99% ee) para los ensayos farmacológicos.
El resorcinol (8) se identificó como un intermediario clave que reaccionaba con ambos enantiómeros del pivalato de 4-hidroxi-mirtenilo (9) formando los marcos estructurales deseados similares al THC. La síntesis del bloque de construcción fluorado clave (8) resultó ser todo un reto. De hecho, se realizaron varias aproximaciones infructuosas a (8). La síntesis de 8 comenzó con la metilación del (3,5-dimetoxifenil)acetonitrilo (1) disponible en el mercado, que dio lugar al α,α-dimetilnitrilo (2) con un rendimiento excelente. La posterior reducción con hidruro de (2) dio lugar al aldehído (2), que se sometió a una olefinación de Wittig con el rendimiento generado a partir de la sal de fosfonio (5) que dio lugar a la sustancia insaturada (6) como un único isómero, presumiblemente con geometría (Z). El enlace CvC de (6) se hidrogenó a continuación (Pd/C, H 2 , en EtOAc) para dar el compuesto (7) en rendimiento cuantitativo. El tratamiento de (7) con MeMgI a 170 °C proporcionó el alcohol desmetilado (8) en muy buen rendimiento. La síntesis de (-)-(R, R)-HU-210 se logró a partir de (-)-(1R)-mirtenol comercialmente disponible (≥95% ee) que se transformó en pivalato de 4-hidroximetirtenilo (9) utilizando el método de Zahalka y Huffman. Finalmente, la reducción con LiAlH4 dio el compuesto diana (-)-(R, R)-HU-210. Dado que la fuente de quiralidad en las síntesis son los dos enantiómeros del pivaltenato de 4-hidroximetirtenilo, (9), el ee de los dos compuestos finales reflejó el ee de los materiales de partida disponibles comercialmente. La pureza enantiomérica de los imitadores cannabinoides se confirmó mediante HPLC quiral analítica. Posteriormente, el (-)-(R, R)-HU-210 se purificó mediante HPLC quiral semipreparativa para obtener enantiómeros simples de gran pureza (>99% ee) para los ensayos farmacológicos.
Equipo y cristalería.
- Matraces de fondo redondo (RBF) de 100 mL, 250 mL, 500 mL;
- Matraz en forma de pera de 50 ml;
- Soporte de retorta y abrazadera para fijar los aparatos;
- Agitador magnético con calentador;
- 100 mL x3; 50 mL x2 Vasos de precipitados;
- Embudo separador de 500 mL;
- Embudo de goteo de 100 mL;
- Baño Dewar;
- Baño de agua;
- CO2 sólido (hielo seco);
- Fuente de vacío;
- Varilla de vidrio y espátula;
- Máquina Rotovap;
- Jeringa de plástico o vidrio;
- Matraz Erlenmeyer de 150-200 mL x2;
- Condensador de reflujo;
- Kit decromatografía flash;
- Matraz Buchner y embudo [puede utilizarse un filtro Schott para pequeñas cantidades];
- Termómetro de laboratorio (-50 °C a 200 °C) con adaptador para matraz;
- Globo de ~10 L de nitrógeno (N2) o argón (Ar) (1 atm);
- Fuente degas hidrógeno (H2);
- Balanza de laboratorio (0,001-100 g es adecuada) [depende de la carga de síntesis].
Reactivos.
- Hidruro sódico (NaH) 60% en aceite mineral, 677 mg, 16,9 mmol;
- dimetilformamida (DMF) 10,0 mL;
- 2-(3,5-dimetoxifenil)acetonitrilo (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Iodometano (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol;
- Solución acuosa de cloruro de amonio (NH4Cl) (25,0 mL);
- Éter dietílico (Et2O) 363 mL;
- Sulfato de sodio (Na2SO4) o sulfato de magnesio (MgSO4) ~150 g;
- Diclorometano (DCM) 115,0 mL;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) solución 1 M en hexano, 14,75 mL, 14,75 mmol;
- Tartrato sódico 10% solución en agua, 20 mL;
- Acetato de etilo (EtOAc) 1070 mL;
- Agua destilada ~1 L;
- Cloruro sódico (NaCl) ~100 g;
- Hexano ~650 mL;
- 5-bromopentano (4) 3,134 mL, 16,6 mmol;
- Etanole (EtOH) 35 mL;
- Trifenilfosfina (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- Carbonato potásico (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Tolueno 35 mL;
- Tetrahidrofurano (THF) 179 mL;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Yoduro de metilmagnesio (MeMgI) 3 M en Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol;
- éster de pivalato (9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Trifluoruro eterato de boro (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol;
- Hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Punto de ebullición: 485.51 a 760 mm Hg;
Punto de fusión: 205,83 °C;
Peso molecular: 386,576 g/mol;
Densidad: 1,0±0,1 g/mL;
Número CAS: 112830-95-2.
Síntesis del precursor
2-(3,5-Dimetoxifenil)-2-metilpropanenitrilo (2)A una suspensión agitada de hidruro sódico (60% en aceite mineral, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) en DMF seco (5.0 mL) a 0 °C se añadió gota a gota una solución de 2-(3,5-dimetoxifenil)acetonitrilo (1) disponible comercialmente (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) y yodometano (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 eq.) en DMF seca (5,0 mL). La temperatura de reacción se elevó a 25 °C durante un periodo de 15 min y la agitación continuó durante 2 h en un matraz de fondo redondo de 100 mL. La mezcla de reacción se apagó con una disolución acuosa saturada de NH4Cl (5,0 mL) y se diluyó con éter dietílico (10 mL). La capa orgánica se separó y la acuosa se extrajo con éter dietílico (3×10 mL). La capa orgánica combinada se lavó con agua y salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 8:2) para dar el compuesto (2) (1,1 g, 98%) como un aceite incoloro.
2-(3,5-Dimetoxifenil)-2-metilpropanal (3)
A una disolución de (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) en DCM seco (50.0 mL) a -78 °C (en baño Dewar con hielo seco) se añadió DIBALH (disolución 1 M en hexano, 14,75 mL, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) en matraz de fondo redondo de 250 mL. La mezcla de reacción se agitó a la misma temperatura durante 1 h y después se apagó añadiendo gota a gota tartrato sódico potásico (disolución al 10% en agua, 20 mL). La mezcla resultante se calentó a temperatura ambiente, se agitó enérgicamente durante 1 h y después se diluyó con EtOAc (20 mL). La fase orgánica se separó y la fase acuosa se extrajo con EtOAc (3×50 mL). La capa orgánica combinada se lavó con agua y salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 8:2) para dar el aldehído (3) (1,14 g, 93%) como un aceite incoloro.
5-(Bromotrifenil-λ5-fosfanil)pentano (5)
A una disolución de 5-bromopentano (4) disponible comercialmente (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) en EtOH (35 mL) se añadió trifenilfosfina (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) y K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) y la mezcla se calentó a reflujo durante la noche en un matraz de fondo redondo de 250 mL. El disolvente se evaporó a presión reducida, el producto bruto se disolvió en tolueno (35 mL) y la mezcla se agitó enérgicamente a 100 °C durante 5 min. La mezcla sedejó enfriar a t.r. y la sal de fosfonio cristalizada (5) (74%) se recogió por filtración como un sólido cristalino blanco.
A una disolución de 5-bromopentano (4) disponible comercialmente (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) en EtOH (35 mL) se añadió trifenilfosfina (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) y K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) y la mezcla se calentó a reflujo durante la noche en un matraz de fondo redondo de 250 mL. El disolvente se evaporó a presión reducida, el producto bruto se disolvió en tolueno (35 mL) y la mezcla se agitó enérgicamente a 100 °C durante 5 min. La mezcla sedejó enfriar a t.r. y la sal de fosfonio cristalizada (5) (74%) se recogió por filtración como un sólido cristalino blanco.
(5Z)-7-(3,5-Dimetoxifenil)-7-metiloct-5-en (6)
A una suspensión de sal de fosfonio (5) (27,3 mmol, 5 eq.) en THF seco (130 mL) a 0 °C se añadió gota a gota LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M en THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) en matraz de fondo redondo de 500 mL. La mezcla se calentó a 10 °C y se agitó durante 30 min para asegurar la formación completa del ylido naranja. Se añadió gota a gota una disolución de aldehído (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) en THF (15 mL) a la mezcla resultante a la misma temperatura. La reacción se agitó durante toda la noche a temperatura ambiente. La mezcla se apagó añadiendo NH4Cl acuoso saturado (10 mL). La capa orgánica se separó y la fase acuosa se extrajo con Et2O (3×100 mL). La capa orgánica combinada se lavó con salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 7:3) para dar el alqueno (6) (92%, diastereoisómero único) como aceite incoloro.
A una suspensión de sal de fosfonio (5) (27,3 mmol, 5 eq.) en THF seco (130 mL) a 0 °C se añadió gota a gota LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M en THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) en matraz de fondo redondo de 500 mL. La mezcla se calentó a 10 °C y se agitó durante 30 min para asegurar la formación completa del ylido naranja. Se añadió gota a gota una disolución de aldehído (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) en THF (15 mL) a la mezcla resultante a la misma temperatura. La reacción se agitó durante toda la noche a temperatura ambiente. La mezcla se apagó añadiendo NH4Cl acuoso saturado (10 mL). La capa orgánica se separó y la fase acuosa se extrajo con Et2O (3×100 mL). La capa orgánica combinada se lavó con salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 7:3) para dar el alqueno (6) (92%, diastereoisómero único) como aceite incoloro.
7-(3,5-Dimetoxifenil)-7-metiloctano (7)
A una disolución de (6) (5,0 mmol, 1 eq.) en EtOAc (200 mL) se añadió Pd/C al 10% (139 mg), y la suspensión resultante se agitó vigorosamente bajo atmósfera de hidrógeno durante la noche a temperatura ambiente en 500 mL de RBF. El catalizador se eliminó por filtración a través de Celite y el filtrado se evaporó a presión reducida. Elproducto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 6:4) para dar el compuesto hidrogenado (7) (rendimiento cuantitativo) como un aceite incoloro.
5-(2-metiloctan-2-il)benceno-1,3-diol (8)
A una disolución del compuesto (7) (1,20 mmol, 1 eq.) en Et2O seco (5,0 mL) y THF seco (0,4 mL) se añadió MeMgI (3 M en Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 eq.) a 0 °C en 100 mL de RBF. La mezcla se calentó a 100 °C a presión reducida, después el residuo se calentó a 170 °C durante 1 h bajo un flujo de nitrógeno. La mezcla de reacción enfriada se apagó con NH4Cl acuoso saturado (10 mL) y se extrajo con EtOAc (5×20 mL). La capa orgánica combinada se lavó con salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto (8) sepurificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 1:1) para dar el alcohol (8) (70%) como un sólido blanco ceroso.
Síntesis del producto
[(6aR,10aR)-3-(2-metiloctan-2-il)-1-hidroxi-6,6-dimetil-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isocromen-9-il]2,2-dimetilpropanoato de metilo (10)
A una solución de resorcinol (8) (0,19 mmol, 1 eq.19 mmol, 1 eq.) y éster de pivalato (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) en DCM seco (65 mL) a -20 °C se añadió BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) en 250 mL de RBF. La mezcla se dejó calentar hasta temperatura ambiente y se agitó durante 2 h. La mezcla se lavó cuidadosamente con salmuera, sobre Na2SO4, se filtró y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó mediante cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 9:1) para dar el compuesto (10) (55%) como un sólido blanco ceroso.
A una solución de resorcinol (8) (0,19 mmol, 1 eq.19 mmol, 1 eq.) y éster de pivalato (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) en DCM seco (65 mL) a -20 °C se añadió BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) en 250 mL de RBF. La mezcla se dejó calentar hasta temperatura ambiente y se agitó durante 2 h. La mezcla se lavó cuidadosamente con salmuera, sobre Na2SO4, se filtró y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó mediante cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 9:1) para dar el compuesto (10) (55%) como un sólido blanco ceroso.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Se añadió gota a gota una disolución del éster protegido (10) (0,098 mmol, 1 eq.) en THF seco (1,0 ml) a una suspensión de LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) en THF (1,0 mL) a 0 °C en un matraz de 50 ml con forma de pera. La mezcla de reacción se agitó durante 2 h y se dejó calentar a temperatura ambiente. La reacción se apagó con agua (2 mL) y se extrajo con éter (2×5 mL). La capa orgánica combinada se lavó con salmuera, se secó sobre Na2SO4 y el disolvente se evaporó a presión reducida. El producto bruto se purificó por cromatografía flash sobre gel de sílice (hexano/EtOAc 8:2) para dar el compuesto final (-)-(R, R)-HU-210 (11) (50%, ee 97%) como un sólido blanco higroscópico. El producto final se purificó posteriormente mediante HPLC quiral (véanse los detalles en Experimental) para obtener (-)-(R, R)-HU-210 enantioméricamente puro (ee 100%).
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