Introduzione
L'HU-210 è un cannabinoide sintetico sintetizzato per la prima volta nel 1988 a partire dal (1R,5S)-myrtenolo da un gruppo guidato da Raphael Mechoulam presso la Hebrew University. L'HU-210 è da 100 a 800 volte più potente del THC naturale della cannabis e ha una durata d'azione prolungata. L'HU-210 ha un'affinità di legame di 0,061nM al CB1 e di 0,52nM al CB2 nei recettori cannabinoidi umani clonati. Rispetto al Delta-9-THC, che ha un'affinità di 40,7nM per il CB1. HU-210 è l'analogo (-)-1,1-dimetiletilico dell'11-idrossi- Δ8- tetraidrocannabinolo; in alcuni riferimenti è chiamato 1,1-dimetil- 11-idrossitetraidrocannabinolo. L'abbreviazione "HU" sta per Hebrew University.
Il resorcinolo (8) è stato identificato come un intermedio chiave da far reagire con entrambi gli enantiomeri del 4-idrossi-mirtenil pivalato (9), formando i quadri strutturali desiderati simili al THC. La sintesi del building block fluorurato chiave (8) si è rivelata impegnativa. Infatti, una serie di approcci infruttuosi alla (8). La sintesi di (8) è iniziata con la metilazione di (3,5-dimetossifenile)acetonitrile (1), disponibile in commercio, che ha permesso di ottenere l'α,α-dimetilnitrile (2) in ottima resa. La successiva riduzione con idruro di (2) ha permesso di ottenere l'aldeide (2), che è stata sottoposta a un'olefinazione Wittig con la resa generata dal sale di fosfonio (5) che ha dato la sostanza insatura (6) come singolo isomero, presumibilmente con geometria (Z). Il legame CvC di (6) è stato poi idrogenato (Pd/C, H 2 , in EtOAc) per dare il composto (7) in resa quantitativa. Il trattamento di (7) con MeMgI a 170 °C ha fornito l'alcol demetilato (8) in ottima resa. La sintesi di (-)-(R, R)-HU-210 è stata ottenuta a partire dal (-)-(1R)-myrtenolo disponibile in commercio (≥95% ee) che è stato trasformato in 4-idrossimirtenil pivalato (9) utilizzando il metodo di Zahalka e Huffman. Infine, la riduzione con LiAlH4 ha dato il composto target (-)-(R, R)-HU-210. Poiché la fonte di chiralità nelle sintesi sono i due enantiomeri del 4-idrossimetil pivalato (9), l'ee dei due composti finali rifletteva l'ee dei materiali di partenza disponibili in commercio. La purezza enantiomerica dei mimici dei cannabinoidi è stata confermata mediante HPLC analitica chirale. Successivamente, (-)-(R, R)-HU-210 sono stati purificati mediante HPLC chirale semi-preparativa al fine di ottenere singoli enantiomeri di elevata purezza (>99% ee) per i saggi farmacologici.
Il resorcinolo (8) è stato identificato come un intermedio chiave da far reagire con entrambi gli enantiomeri del 4-idrossi-mirtenil pivalato (9), formando i quadri strutturali desiderati simili al THC. La sintesi del building block fluorurato chiave (8) si è rivelata impegnativa. Infatti, una serie di approcci infruttuosi alla (8). La sintesi di (8) è iniziata con la metilazione di (3,5-dimetossifenile)acetonitrile (1), disponibile in commercio, che ha permesso di ottenere l'α,α-dimetilnitrile (2) in ottima resa. La successiva riduzione con idruro di (2) ha permesso di ottenere l'aldeide (2), che è stata sottoposta a un'olefinazione Wittig con la resa generata dal sale di fosfonio (5) che ha dato la sostanza insatura (6) come singolo isomero, presumibilmente con geometria (Z). Il legame CvC di (6) è stato poi idrogenato (Pd/C, H 2 , in EtOAc) per dare il composto (7) in resa quantitativa. Il trattamento di (7) con MeMgI a 170 °C ha fornito l'alcol demetilato (8) in ottima resa. La sintesi di (-)-(R, R)-HU-210 è stata ottenuta a partire dal (-)-(1R)-myrtenolo disponibile in commercio (≥95% ee) che è stato trasformato in 4-idrossimirtenil pivalato (9) utilizzando il metodo di Zahalka e Huffman. Infine, la riduzione con LiAlH4 ha dato il composto target (-)-(R, R)-HU-210. Poiché la fonte di chiralità nelle sintesi sono i due enantiomeri del 4-idrossimetil pivalato (9), l'ee dei due composti finali rifletteva l'ee dei materiali di partenza disponibili in commercio. La purezza enantiomerica dei mimici dei cannabinoidi è stata confermata mediante HPLC analitica chirale. Successivamente, (-)-(R, R)-HU-210 sono stati purificati mediante HPLC chirale semi-preparativa al fine di ottenere singoli enantiomeri di elevata purezza (>99% ee) per i saggi farmacologici.
Apparecchiature e vetreria.
- Matracci a fondo tondo (RBF) da 100 mL, 250 mL, 500 mL;
- Pallone da 50 ml a forma di pera;
- Supporto per storta e morsetto per fissare l'apparecchiatura;
- Agitatore magnetico con riscaldatore;
- 100 mL x3; 50 mL x2 Becher;
- 500 mL Imbuto separatore;
- Imbuto a goccia da 100 mL;
- Bagno di Dewar;
- Bagno ad acqua;
- CO2 solida (ghiaccio secco);
- Fonte di vuoto;
- Asta di vetro e spatola;
- Macchina Rotovap;
- Siringa di plastica o di vetro;
- Beuta da 150-200 mL x2;
- Condensatore a ricaduta;
- Kit percromatografia flash;
- Pallone Buchner e imbuto [per piccole quantità si può usare il filtro Schott];
- Termometro da laboratorio (da -50 °C a 200 °C) con adattatore per matraccio;
- Pallone da ~10 L di azoto (N2) o argon (Ar) (1 atm);
- Fonte diidrogeno gassoso (H2);
- Scala da laboratorio (0,001-100 g è adatta) [dipende dal carico di sintesi].
Reagenti.
- Idruro di sodio (NaH) 60% in olio minerale, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimetilformammide (DMF) 10,0 mL;
- 2-(3,5-dimetossifenile)acetonitrile (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Iodometano (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol;
- Soluzione acquosa di cloruro di ammonio (NH4Cl) (25,0 mL);
- Etere dietilico (Et2O) 363 mL;
- Solfato di sodio (Na2SO4) o solfato di magnesio (MgSO4) ~150 g;
- Diclorometano (DCM) 115,0 mL;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) soluzione 1 M in esano, 14,75 mL, 14,75 mmol;
- Tartrato di sodio soluzione al 10% in acqua, 20 mL;
- Acetato di etile (EtOAc) 1070 mL;
- Acqua distillata ~1 L;
- Cloruro di sodio (NaCl) ~100 g;
- Esano ~650 mL;
- 5-bromopentano (4) 3,134 mL, 16,6 mmol;
- Etanolo (EtOH) 35 mL;
- Trifenilfosfina (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- Carbonato di potassio (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Toluene 35 mL;
- Tetraidrofurano (THF) 179 mL;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Metilmagnesio ioduro (MeMgI) 3 M in Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol;
- Estere pivalato (9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Trifluoruro di boro eterato (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol;
- Idruro di litio e alluminio (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Punto di ebollizione: 485.51 a 760 mm Hg;
Punto di fusione: 205,83 °C;
Peso molecolare: 386,576 g/mol;
Densità: 1,0±0,1 g/mL;
Numero CAS: 112830-95-2.
Sintesi del precursore
2-(3,5-dimetossifenile)-2-metilpropanenitrile (2)A una sospensione agitata di idruro di sodio (60% in olio minerale, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) in DMF secco (5.0 mL) a 0 °C è stato aggiunto un campione di idruro di sodio.0 mL) a 0 °C è stata aggiunta goccia a goccia una soluzione di 2-(3,5-dimetossifenil)acetonitrile (1) disponibile in commercio (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) e iodometano (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 eq.) in DMF secco (5,0 mL). La temperatura di reazione è salita a 25 °C nell'arco di 15 minuti e l'agitazione è proseguita per 2 ore in un pallone a fondo tondo da 100 mL. La miscela di reazione è stata calmata con una soluzione acquosa satura di NH4Cl (5,0 mL) e diluita con etere etilico (10 mL). Lo strato organico è stato separato e lo strato acquoso è stato estratto con etere etilico (3×10 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con acqua e salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 8:2) per ottenere il composto (2) (1,1 g, 98%) come olio incolore.
2-(3,5-dimetossifenil)-2-metilpropanale (3)
Ad una soluzione di (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) in DCM secco (50.0 mL) a -78 °C (in bagno Dewar con ghiaccio secco) è stato aggiunto DIBALH (soluzione 1 M in esano, 14,75 mL, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) in un pallone a fondo tondo da 250 mL. La miscela di reazione è stata agitata alla stessa temperatura per 1 h e poi calmata con l'aggiunta a goccia di tartrato di sodio e potassio (soluzione al 10% in acqua, 20 mL). La miscela risultante è stata riscaldata a temperatura ambiente, agitata vigorosamente per 1 h e quindi diluita con EtOAc (20 mL). La fase organica è stata separata e la fase acquosa è stata estratta con EtOAc (3×50 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con acqua e salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 8:2) per ottenere l'aldeide (3) (1,14 g, 93%) come olio incolore.
5-(Bromotrifenil-λ5-fosfanil)pentano (5)
A una soluzione di 5-bromopentano (4) disponibile in commercio (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) in EtOH (35 mL) è stata aggiunta trifenilfosfina (4., 16,6 mmol, 1 eq.).35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) e K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) e la miscela è stata riscaldata a riflusso per una notte in un pallone a fondo tondo da 250 mL. Il solvente è stato evaporato a pressione ridotta, il prodotto grezzo è stato sciolto in toluene (35 mL) e la miscela è stata agitata energicamente a 100 °C per 5 minuti. Lamiscela è stata lasciata raffreddare a temperatura ambiente e il sale di fosfonio cristallizzato (5) (74%) è stato raccolto per filtrazione come solido cristallino bianco.
A una soluzione di 5-bromopentano (4) disponibile in commercio (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) in EtOH (35 mL) è stata aggiunta trifenilfosfina (4., 16,6 mmol, 1 eq.).35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) e K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) e la miscela è stata riscaldata a riflusso per una notte in un pallone a fondo tondo da 250 mL. Il solvente è stato evaporato a pressione ridotta, il prodotto grezzo è stato sciolto in toluene (35 mL) e la miscela è stata agitata energicamente a 100 °C per 5 minuti. Lamiscela è stata lasciata raffreddare a temperatura ambiente e il sale di fosfonio cristallizzato (5) (74%) è stato raccolto per filtrazione come solido cristallino bianco.
(5Z)-7-(3,5-dimetossifenil)-7-metiloct-5-en (6)
A una sospensione di sale di fosfonio (5) (27,3 mmol, 5 eq.) in THF secco (130 mL) a 0 °C è stato aggiunto goccia a goccia LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M in THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) in un pallone a fondo tondo da 500 mL. La miscela è stata riscaldata a 10 °C e agitata per 30 minuti per assicurare la completa formazione dell'ittide arancione. Una soluzione di aldeide (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) in THF (15 mL) è stata aggiunta goccia a goccia allo slurry risultante alla stessa temperatura. La reazione è stata agitata per una notte a temperatura ambiente. La miscela è stata calmata con l'aggiunta di NH4Cl acquoso saturo (10 mL). Lo strato organico è stato separato e la fase acquosa è stata estratta con Et2O (3×100 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 7:3) per ottenere l'alchene (6) (92%, singolo diastereoisomero) come olio incolore.
A una sospensione di sale di fosfonio (5) (27,3 mmol, 5 eq.) in THF secco (130 mL) a 0 °C è stato aggiunto goccia a goccia LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M in THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) in un pallone a fondo tondo da 500 mL. La miscela è stata riscaldata a 10 °C e agitata per 30 minuti per assicurare la completa formazione dell'ittide arancione. Una soluzione di aldeide (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) in THF (15 mL) è stata aggiunta goccia a goccia allo slurry risultante alla stessa temperatura. La reazione è stata agitata per una notte a temperatura ambiente. La miscela è stata calmata con l'aggiunta di NH4Cl acquoso saturo (10 mL). Lo strato organico è stato separato e la fase acquosa è stata estratta con Et2O (3×100 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 7:3) per ottenere l'alchene (6) (92%, singolo diastereoisomero) come olio incolore.
7-(3,5-dimetossifenil)-7-metilottano (7)
A una soluzione di (6) (5,0 mmol, 1 eq.) in EtOAc (200 mL) è stato aggiunto il 10% di Pd/C (139 mg), e la sospensione risultante è stata agitata vigorosamente sotto atmosfera di idrogeno per una notte a temperatura ambiente in 500 mL di RBF. Il catalizzatore è stato rimosso per filtrazione attraverso Celite e il filtrato è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 6:4) per ottenere il composto idrogenato (7) (resa quantitativa) come olio incolore.
5-(2-metilottano-2-il)benzene-1,3-diolo (8)
A una soluzione del composto (7) (1,20 mmol, 1 eq.) in Et2O secco (5,0 mL) e THF secco (0,4 mL) è stato aggiunto MeMgI (3 M in Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 eq.) a 0 °C in 100 mL di RBF. Lo slurry è stato riscaldato a 100 °C sotto pressione ridotta, quindi il residuo è stato riscaldato a 170 °C per 1 h sotto flusso di azoto. La miscela di reazione raffreddata è stata calmata con NH4Cl acquoso saturo (10 mL) ed estratta con EtOAc (5×20 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo (8) è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 1:1) per ottenere l'alcol (8) (70%) come solido bianco ceroso.
Sintesi del prodotto
[(6aR,10aR)-3-(2-metilottano-2-il)-1-idrossi-6,6-dimetil-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isocromen-9-il]metil 2,2-dimetilpropanoato (10)
Ad una soluzione di resorcinolo (8) (0.19 mmol, 1 eq.) e di estere pivalato (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) in DCM secco (65 mL) a -20 °C è stato aggiunto BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) in 250 mL di RBF. La miscela è stata lasciata riscaldare a temperatura ambiente e poi agitata per 2 h. La miscela è stata accuratamente lavata con salamoia, su Na2SO4, filtrata e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 9:1) per ottenere il composto (10) (55%) come solido bianco ceroso.
Ad una soluzione di resorcinolo (8) (0.19 mmol, 1 eq.) e di estere pivalato (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) in DCM secco (65 mL) a -20 °C è stato aggiunto BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) in 250 mL di RBF. La miscela è stata lasciata riscaldare a temperatura ambiente e poi agitata per 2 h. La miscela è stata accuratamente lavata con salamoia, su Na2SO4, filtrata e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 9:1) per ottenere il composto (10) (55%) come solido bianco ceroso.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Una soluzione dell'estere protetto (10) (0,098 mmol, 1 eq.) in THF secco (1,0 ml) è stata aggiunta goccia a goccia a una sospensione di LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) in THF (1,0 mL) a 0 °C in un pallone a pera da 50 ml. La miscela di reazione è stata agitata per 2 ore e lasciata riscaldare a temperatura ambiente. La reazione è stata calmata con acqua (2 mL) ed estratta con etere (2×5 mL). Lo strato organico combinato è stato lavato con salamoia, essiccato su Na2SO4 e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta. Il prodotto grezzo è stato purificato mediante cromatografia flash su gel di silice (esano/EtOAc 8:2) per ottenere il composto finale (-)-(R, R)-HU-210 (11) (50%, ee 97%) come solido bianco igroscopico. Il prodotto finale è stato successivamente purificato mediante HPLC chirale (si veda la sezione sperimentale per i dettagli) per ottenere (-)-(R, R)-HU-210 enantiomericamente puro (ee 100%).
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